利用激光束極快地加熱工件表面薄層，進行表面改性的金屬熱處理工藝，有激光淬火、激光上釉、激光熔(涂)復等。
激光淬火 鋼鐵的激光淬火是工業應用最多的一種激光熱處理工藝。用能量密度為105W／cm2級的激光束對工件表面進行掃描加熱，瞬間加熱到淬火溫度的薄層在光斑移過后迅速自冷完成淬火過程，并利用余熱進行自回火。淬硬層一般在1mm以內。與傳統表面淬火(如高頻感應加熱表面淬火)相比，本法的優點是：(I)由于光斑能量密度高，被處理部位表面升溫和冷卻速度都極快，致使工件表面形成超細馬氏體組織，大幅度提高工件表面硬度和耐密性。(2)不用淬火介質，完全沒有污染。(3)由于通常只在欲硬化面上掃描，淬火區呈帶狀(組成各種網格或花紋)，并不將表面全面淬硬，故淬火的整體變形量不但小于整體淬火，而且也遠小于普通的表面淬火，如高頻表面淬火。應用激光淬火最成熟的工件有內燃機氣缸套、曲軸、凸輪軸和齒輪。
激光上釉 灰口鑄鐵件的表面，經激光微熔、速冷，使成為白口組織，大大提高表面硬度和耐磨性，而不改變工件整體的各項力學性能。精磨的鋼質軋輥可用激光%26ldquo;打毛%26rdquo;，以增加咬入能力；高速鋼刀具刃部薄層經激光處理可再硬化等。
激光表面熔(涂)覆把欲覆 材料用激光快速熔化后涂在工件表面，可采用簡單的覆涂，也可以使形成過渡層以增強結合力，也可以僅形成擴散層以稍稍改變表面化學成分。本法可將一些難熔材料涂覆在金屬上，如在鈦合金上涂鍍二氧化鋯層，具有極大的應用潛力。
