電子束表面強化是利用高能量密度的電子束加熱進行表面淬火的新技術。電子束加熱可以達到106~108W/c㎡的能量密度。圖3-18所示為電子束表面加熱淬火裝置示意圖。利用電子束亦可實現相變硬化、熔化、凝固和表面合金化。電子束是由陰極（燈絲）發出的電子，通過高電壓環形陽極加速，并聚焦成束使電子束流打擊金屬表面，達到加熱的效果。
由于高能量密度的電子束是在極短的時間內打擊金屬表面，所以使熱量在表面逸散的表面溫度，就可以達到相變溫度范圍。當被加熱表面吸收的熱量很快地被底層材料吸收而冷卻時，就可以完成淬火冷卻過程，從而產生有效的自行淬火。
和激光熱處理相比，電子束熱處理的缺點是模具必須放在真空室內，裝卸不方便。但是電子束熱處理的加熱效率比激光高，不需要激光熱處理的“表面黑化”過程。凡激光能對準的表面都可以利用電子束加熱，電子束的快速加熱，使零件變形極小，無需后續的校正工作，淬火后的金相組織可獲得細晶結構。表3-42所列為42CrMo鋼電子束表面淬火的效果。
