激光加熱表面淬火是以高能量激光束掃描工件表面，使工件表面快速加熱到鋼的臨界點(diǎn)以上，利用工件基體的熱傳導實(shí)現自冷淬火，實(shí)現表面相變硬化。
激光加熱表面淬火加熱速度極度快（105～106℃／s），因此過(guò)熱度大，相變驅動(dòng)力大，奧氏體形核數目劇增，擴散均勻化來(lái)不及進(jìn)行，奧氏體內碳及合金濃度不均勻性增大，奧氏體中碳含量相似的微觀(guān)區域變小，隨后的快冷（104℃／s）中不同微觀(guān)區域內馬氏體形成溫度有很大差異，產(chǎn)生細小馬氏體組織。由于快速加熱，珠光體組織通過(guò)無(wú)擴散轉化為奧氏體組織；由于快速冷卻，奧氏體組織通過(guò)無(wú)擴散轉化為馬氏體組織，同時(shí)殘余奧氏體量增加，碳來(lái)不及擴散，使過(guò)冷奧氏體碳含量增加，馬氏體中碳含量增加，硬度提高。
激光加熱表面淬火后，工件表層獲得極細小的板條馬氏體和孿晶馬氏體的混合組織，且位錯密度極高，表層硬度比淬火＋低溫回火提高20％，即使是低碳鋼也能提高一定的硬度。
激光淬火硬化層深度一般為0.3～1mm，硬化層硬度值一致。隨零件正常相對接觸摩擦運動(dòng)，表面雖然被磨去，但新的相對運動(dòng)接觸面的硬度值并未下降，耐磨性仍然很好，因而不會(huì )發(fā)生常規表面淬火層由于接觸磨損，磨損隨之加劇的現象，耐磨性提高了50％，工件使用壽命提高了幾倍甚至十幾倍。
激光加熱表面淬火最佳的原始組織是調質(zhì)組織，淬火后零件變形極小，表面質(zhì)量很高，特別適用于拐角、溝槽、盲孔底部及深孔內壁的熱處理，而這些部位是其它表面淬火方法極難做到的。
