利用激光束极快地加热工件表面薄层，进行表面改性的金属热处理工艺，有激光淬火、激光上釉、激光熔(涂)复等。
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。用能量密度为105W／cm2级的激光束对工件表面进行扫描加热，瞬间加热到淬火温度的薄层在光斑移过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。与传统表面淬火(如高频感应加热表面淬火)相比，本法的优点是：(I)由于光斑能量密度高，被处理部位表面升温和冷却速度都极快，致使工件表面形成超细马氏体组织，大幅度提高工件表面硬度和耐密性。(2)不用淬火介质，完全没有污染。(3)由于通常只在欲硬化面上扫描，淬火区呈带状(组成各种网格或花纹)，并不将表面全面淬硬，故淬火的整体变形量不但小于整体淬火，而且也远小于普通的表面淬火，如高频表面淬火。应用激光淬火最成熟的工件有内燃机气缸套、曲轴、凸轮轴和齿轮。
激光上釉 灰口铸铁件的表面，经激光微熔、速冷，使成为白口组织，大大提高表面硬度和耐磨性，而不改变工件整体的各项力学性能。精磨的钢质轧辊可用激光%26ldquo;打毛%26rdquo;，以增加咬入能力；高速钢刀具刃部薄层经激光处理可再硬化等。
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，可采用简单的覆涂，也可以使形成过渡层以增强结合力，也可以仅形成扩散层以稍稍改变表面化学成分。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。
