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采用激光快速加热工件表面薄层，进行表面改性的金属热处理工艺，主要有激光淬火、激光上釉、激光熔覆等。
激光淬火钢铁的激光淬火是工业应用最多的一种激光热处理工艺。能密度为105W/cm2的激光扫描加热工件表面，瞬时加热至淬火温度的薄层在光斑移动后迅速自冷完成淬火过程，并利用余热进行自回火。淬硬层一般在1mm以内。
本方法相对于常规表面淬火(如高频感应加热表面淬火)，其优点是：
(一)被处理部位的表面升温和冷却速度极快，因为光斑能量密度高，使工件表面形成了超细马氏体组织，大大提高了工件的表面硬度和耐密性。
(2)不用淬火介质，完全没有污染。
(3)由于淬火区通常是在要硬化表面扫描，所以它是成条带(组成各种网格或花纹)，因此淬火整体的变形量小于整体淬火，而且淬火的整体变形量小于整体淬火，如高频表面淬火。最成熟的激光淬火工件包括内燃机缸套、曲轴、凸轮轴和齿轮。
在不改变工件整体力学性能的情况下，激光上釉灰口铸铁件织，大大提高了表面硬度和耐磨性，不改变工件的整体力学性能。精磨钢辊可以用激光打毛；，以增加咬入能力；高速钢刀刃的薄层可以通过激光处理再。
利用激光快速熔化所要覆盖的材料，在工件表面涂覆，既能通过简单覆盖，又能通过形成过渡层来增强结合力，或者只形成扩散层来稍微改变表面化学成分。本法可将一些难熔材料涂覆在金属上，如在钛合金上涂镀二氧化锆层，具有极大的应用潜力。
