常用的表面硬化处理方法主要有渗碳、氮化、硬质阳极氧化、镀铬、表面淬火以及渗金属等。

钢的渗碳就是含碳量较低的钢制零件在渗碳介质中加热或者保温，使碳原子渗入表面，获得一定的表面含碳量，在淬火之后，含碳量高的表层硬度很高，而含碳量低的心部硬度低仍具有良好的韧性。目的是使零件获得高的表面硬度、耐磨性以及高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。主要用于承受磨损、交变接触应力或者弯曲应力和冲击载荷的零件，如轴、齿轮、凸轮轴等，这些零件要求表面有很高的硬度而心部要有足够的强度和韧性。

氮化是指把合金钢(一般含有Al、Cr、Mo)在无水氨气(NH3)流中在500℃-570℃左右长时间加热，使钢的表面形成一层硬度很高又耐腐蚀的氮化物(主要为Fe2N、Fe3N、Fe4N)。一般有气体渗氮、液体渗氮和辉光离子渗氮。

铝的阳极氧化是以铝或铝合金作阳极，以铅板作阴极在电解液中电解，使其表面生成氧化膜层。经过阳极氧化，铝表面能生成厚度为几个至几百微米的氧化膜。这层氧化膜的表面是多孔蜂窝状的，比起铝合金的天然氧化膜，其耐蚀性、耐磨性和装饰性都有明显的改善和提高。采用不同的电解液和工艺条件，就能得到不同性质的阳极氧化膜。

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铬的硬度可以达到 800~10OOHV，是最硬的金属。它有很强的钝化性能，在大气中很快钝化，因而铬层在大气中很稳定，能长期保持其光泽，在碱、硝酸、硫化物、碳酸盐以及有机酸等腐蚀介质中非常稳定，但可溶于盐酸等氢卤酸和热的浓硫酸中。

表面淬火是指将工件表面一定深度范围内迅速加热到淬火温度，然后迅速冷却，在一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。目的是在工件表面一定深度范围内获得马氏体组织，而心部仍保持淬火前的组织状态(调质或者正火状态)，从而使表面硬而耐磨，而心部又有足够的塑性和韧性。主要用于中碳调质钢和球墨铸铁制的机器零件。