電子束表面淬火是將工件置于低真空室中，用103～106W/cm2的高速電子流轟擊工件表面，在極短的時(shí)間內(nèi)，把鋼件的表面加熱到鋼的相變點(diǎn)以上，由于電子束能量極高、集中，加熱層很薄，可以靠自激冷卻進(jìn)行淬火，表面層轉(zhuǎn)變?yōu)榫ЯO細(xì)的馬氏體。用線狀電子束掃描裝置可得到長(zhǎng)期方形的硬化層，這樣能量分布較為均勻，可以得到較理想的硬化層。
電子束的功率密度和加熱時(shí)間是電子束加熱的主要參數(shù)。在其他因素相同情況下，隨著功率密度的增加，淬硬層深度增加，淬硬層硬度提高。在相同的條件下，淬硬層深度隨著加熱時(shí)間的增加而加深。但是加熱時(shí)間過長(zhǎng)，會(huì)使金屬基體變熱，影響自激冷卻效果。加熱時(shí)間可用工件移動(dòng)速度來調(diào)整，掃描速度過快起不到硬化效果，過慢會(huì)引起材料表面出現(xiàn)微熔。掃描速度一定時(shí)，功率增大則使實(shí)際奧氏體化溫度升高，引起馬氏體組織粗化。改變電子束的功率密度和掃描速度，可以改變淬火帶的寬度和淬硬層深度。由于電子束的射程長(zhǎng)，局部淬火部分的形狀不受限制，即使是深孔底部及狹小的溝槽內(nèi)部也能淬火。表面淬火加熱所需能量密謀只需103W/cm2，控制表面溫度低于熔點(diǎn)，在奧氏體轉(zhuǎn)變溫度下維持一定時(shí)間，以增加淬硬層深度。電子束工作時(shí)，依次照射每個(gè)特定的點(diǎn)，在一定點(diǎn)停留20～100ms后，以其熱影區(qū)可以忽略的極快速度，在1ms之內(nèi)將電子束移到下一個(gè)點(diǎn)，形成淬火工件要求的圖案。
電子束熱處理是在真空中進(jìn)行，所以無氧化脫碳現(xiàn)象發(fā)生，處理后表面呈白亮色。電子束淬火后，零件幾乎不發(fā)生變形，可以作為最后一道工序，淬火后可直接裝配使用。經(jīng)電子束加熱表面淬火后，工件表面層呈壓應(yīng)力狀態(tài)，有利于提高疲勞強(qiáng)度，從而延長(zhǎng)工件使用壽命。
電子束加熱表面淬火，表層得到晶粒極細(xì)小的隱晶馬氏體，可以提高材料的強(qiáng)度與韌性，其硬度比常規(guī)熱處理高1～3HRC，如正火狀態(tài)的45鋼經(jīng)電子束表面淬火后，硬度約為800～830HV，淬硬層深度可達(dá)0.2～0.3mm，T10A可達(dá)65～67HRC，GCr15可達(dá)67HRC以上，Cr12MoV可達(dá)800～700HV。磨損試驗(yàn)表明，電子束淬火比常規(guī)熱處理的耐磨性提高5倍。
對(duì)汽車離合器凸輪進(jìn)行選擇性表面淬火，每個(gè)工件需淬火8個(gè)部位，硬化層深度1.5mm，表面硬度58HRC。采用這種方法處理，避免了用感應(yīng)加熱表面淬火難以克服的變形問題。用電子束表面淬火強(qiáng)化T10鋼沖模，先用780～800℃，油淬，180～200℃回火，硬度為58～60HRC，刃口部分用聚焦電流495mA，加速電壓為45kV，束流為101mA，束寬20mm，移動(dòng)速度為30mm/s的電子束加熱淬火，表面硬度可達(dá)65～66HRC。
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