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表面熱處理是只加熱工件表層，以改變其表層力學性能的金屬熱處理工藝。為了只加熱工件表層而不使過多的熱量傳入工件內部，使用的熱源須具有高的能量密度，即在單位面積的工件上給予較大的熱能，使工件表層或局部能短時或瞬時達到高溫。表面熱處理的主要方法有火焰淬火和感應加熱熱處理，常用的熱源有氧yi炔或氧丙烷等火焰、感應電流、激光和電子束等。


化學熱處理是通過改變工件表層化學成分、組織和性能的金屬熱處理工藝。化學熱處理與表面熱處理不同之處是后者改變了工件表層的化學成分。化學熱處理是將工件放在含碳、氮或其它合金元素的介質(氣體、液體、固體)中加熱，保溫較長時間，從而使工件表層滲入碳、氮、硼和鉻等元素。滲入元素后，有時還要進行其它熱處理工藝如淬火及回火。化學熱處理的主要方法有滲碳、滲氮、滲金屬。


金屬工件是加工中心常加工的零件。為了使金屬工件具有所需的機械性能，物理性能和化學性質，除了合理選擇材料和各種成型工藝外，熱處理工藝通常也是必不可少的。鋼是機械工業中使用廣泛的材料。鋼的微觀結構復雜，可通過熱處理控制。因此，鋼的熱處理是金屬熱處理的主要內容。此外，還可以通過熱處理改性鋁，銅，鎂，鈦等，以獲得不同的機械性能，物理性質和化學性質。