电子束表面强化是利用高能量密度的电子束加热进行表面淬火的新技术。电子束加热可以达到106~108W/c㎡的能量密度。图3-18所示为电子束表面加热淬火装置示意图。利用电子束亦可实现相变硬化、熔化、凝固和表面合金化。电子束是由阴极（灯丝）发出的电子，通过高电压环形阳极加速，并聚焦成束使电子束流打击金属表面，达到加热的效果。
由于高能量密度的电子束是在极短的时间内打击金属表面，所以使热量在表面逸散的表面温度，就可以达到相变温度范围。当被加热表面吸收的热量很快地被底层材料吸收而冷却时，就可以完成淬火冷却过程，从而产生有效的自行淬火。
和激光热处理相比，电子束热处理的缺点是模具必须放在真空室内，装卸不方便。但是电子束热处理的加热效率比激光高，不需要激光热处理的“表面黑化”过程。凡激光能对准的表面都可以利用电子束加热，电子束的快速加热，使零件变形极小，无需后续的校正工作，淬火后的金相组织可获得细晶结构。表3-42所列为42CrMo钢电子束表面淬火的效果。
