在机械设备中，有很多零件（如齿轮、活塞销、曲轴等）是在冲击载荷及表面摩擦条件下工作的。这类零件表面热处理，必须具有高硬度和耐磨性，而心部要有足够的塑性和韧性。
常用的表面热处理方法有:表面淬火及化学热处理。
一、表面淬火
对工件表面进行淬火的工艺称为表面淬火。
1、火焰加热表面淬火
（1）工艺：应用氧一乙炔(或其他可燃气体)火焰对零件表面进行快速加热并随后冷却。
（2）特点：淬硬层深度一般为2m一6mm。加热温度及淬硬层不易控制，易产生过热和加热不均匀现象，淬火质量不稳定。
2、感应加热表面淬火
（1）工艺：利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件的表面受到局部加热，并进行快速冷却。
（2）加热速度快：淬火质量好，淬硬层深度易于控制。
二、化学热处理
1、化学热处理的过程:
分解--吸收--扩散
2、钢的渗碳
（1）工艺：将钢件置于渗碳介质中加热并保温，使碳原子渗入工件表层。
（2）目的：提高钢件表层的含碳量。
（3）渗碳后的工件需经淬火及低温回火。
3、钢的渗氮：在一定温度下，一定介质中使氮原子渗入工件表层的化学热处理工艺。
常见有液体渗氮、气体渗氮、离子渗氮。传统的气体渗氮是把工件放入密封容器中，通以流动的氨气并加热，保温较长时间后，氨气热分解产生活性氮原子，不断吸附到工件表面，并扩散渗入工件表层内，从而改变表层的化学成分和组织，获得优良的表面性能。
4、碳氮共渗
如果在渗氨过程中，同时渗入碳以促进氮的扩散，则称为氮碳共渗。常用的是气体渗氮和离子渗氮。
低温氮碳共渗又称软氮化,即在铁-氮共析转变温度以下，使工件表面在主要渗入氮的同时也渗入碳。
5、QPQ处理
它是Quench-Poish-Quench的缩写形式，QPQ技术星忠碳氮共渗和氧化工序组合的复合，但它的主体技术也是渗氮，是由盐浴渗氮技术演变而来。
6、碳素钢的不足
（1）淬透性差；
（2）回火稳定性差；
（3）综合机械性能差；
（4）不能满足某些特殊场合的要求。