表面熱處理是指材料在固態下，通過加熱、保溫和冷卻的手段，改變材料表面的化學成分與組織，獲得所需性能的種金屬熱加工工藝。以下是六種表面熱處理方法。
表面淬火。
通過不同的熱源對工件進行快速加熱，當零件表層溫度達到臨界點以上(此時工件心部溫度處于臨界點以下)時迅速予以冷卻，這樣工件表層得到了淬硬組織而心部仍保持原來的組織。工業上應用多的為感應加熱和火焰加熱表面淬火。
化學熱處理。
將工件置于含有活性元素的介質中加熱和保溫，使介質中的活性原子滲入工件表層或形成某種化合物的覆蓋層，以改變表層的組織和化學成分，從而使零件的表面具有殊的機械或物理化學性能。
接觸電阻加熱淬火。
通過電將小于5伏的電壓加到工件上，在電與工件接觸處流過很大的電流，并產生大量的電阻熱，使工件表面加熱到淬火溫度，然后把電移去，熱量即傳入工件內部而表面迅速冷卻，即達到淬火目的。
電解加熱淬火
將工件置于酸、堿或鹽類水溶液的電解液中，工件接陰，電解槽接陽。接通直流電后電解液被電解，在陽上放出氧，在工件上放出氫。氫圍繞工件形成氣膜，成為電阻體而產生熱量，將工件表面迅速加熱到淬火溫度，然后斷電，氣膜立即消失，電解液即成為淬冷介質，使工件表面迅速冷卻而淬硬。
激光熱處理。
激光在熱處理中的應用研究始于70年代初，隨后即由試驗室研究階段進入生產應用階段。當經過聚焦的高能量密度(10W/cm)的激光照射金屬表面時，金屬表面在百分之幾秒甚至千分之幾秒內升高到淬火溫度。
電子束熱處理。
電子束表面淬火除應在真空中進行外，其他點與激光相同。當電子束轟擊金屬表面時，轟擊點被迅速加熱。電子束穿透材料的深度取決于加速電壓和材料密度。
