通过对工件表层的加热、冷却、改变表层***结构，获得所需性能的金属热处理工艺。钢件的表面热处理，可获得表面高硬度的马氏体***，而保留心部的韧性和塑性，提高工件的综合机械性能。如对一些轴类、齿轮和承受变向负荷的零件，可通过表面热处理，使表面具有较高的抗磨损能力，使工件整体的能力大大提高。表面热处理主要的内容是钢铁的表面淬火，卡簧淬火，可分为火焰表面淬火和感应加热表面淬火。
渗氮用钢---凡含有Cr、Mo、V、Ti、Al等元素的低、中碳合金结构钢、工具钢、不锈钢(不锈钢渗氮前需去除工件表面的钝化膜，链条淬火，对不锈钢、耐热钢可直接用离子氮化方法处理)、球墨铸铁等均可进行渗氮. 渗氮后零件虽然具有高硬度、高耐磨性和高的疲劳强度，但只是表面很薄的一层(铬钼铝钢于500--540C经35--65h渗氮层深只达0.3--0.65mm) .必须有强而韧的心部***作为渗氮层的坚实基底，才能发挥渗氮的作用.总的来看，大部分渗氮零件是在有摩擦和复杂的动载荷条件下工作的，不论表面和心部的性能都要求很高.
对于钢铁材料，零件淬火后，马氏体***中存在存在一定量的残余奥氏体，淬火，尤其是马氏体转变温度较低的材料，残余奥氏体可能多达10%以上。残余奥氏体是一种不稳定***，弹簧淬火，可以逐步转变成马氏体。奥氏体转变成马氏体体积会变大，造成零件尺寸的变化。同时，奥氏体的机械性能也不稳定。深冷处理就是将淬火后工件置入较低温度的环境中（比如5℃以下的冷水中），促进残余奥氏体向马氏体的转变，以提高材料性能。一般比较重要的零件才会采用深冷工艺，比如精密量具，精密轴承等。
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