电子束热处理是利用高能量密度的电子束加热，进行表面淬火的新技术。电子束是由电子枪呢热阴极（灯丝）发出的电子，通过高压环形阳极加速，并聚焦成束使电子束流打击金属表面，达到加热的效果。被处理零件的加热深度，是加热加速电压和金属密度的函数，当功率为150kw时，在铁中的理论加热深度为0.076mm，而在铝中的则为0.178。

一般来讲，电子束表面淬火的原理，同一般表面淬火没有什么区别。然而，由于电子束加热速度和冷却速度都很快，在相变过程中，奥氏体化时间很短，故能获得超细晶粒组织，这是电子束表面淬火最大特点。