激光表面相变硬化是激光热处理技术中发展较早且最成熟的工艺，可以对所有经相变而硬化的碳钢、合金钢、工具钢及铸铁等进行表面猝火，这与高频感应加热猝火原理类似，利用激光对材料表面高速瞬时加热及急速冷却的特性，在缺少奥氏体成分均匀化及长大的条件下，使材料表面形成细晶结构。
猝火后马氏体中碳的分布很不均匀，相当于无数高碳马氏体组织弥散分布于底火马氏体中，位错密度高即形成了高硬度的表面淬硬层，由于淬火效率高，被加工零件几乎无变形。此外由于激光束的场深大，故可对几何型面不规则的零件进行表面硬化处理，如对汽车活塞耐磨部位、阀体、齿轮、凸轮轴、角齿沟槽等零件进行部位浅层淬火。
铝表面TIN硬化，采用激光方法进行粉末的沉积，熔化环流可有助于机械黏结的沉积层的形成在熔化环流和固体材料之间，氮化物粒子浮在熔化金属上，由于对流，其余粒子下沉并且散布在铝基体中，这样硬组织覆盖在表面上，表面硬化比基体硬度高出约2倍。
(来源:表面处理)