近年来，激光表面处理技术不仅在研究和开发方面迅速发展，而且在工业应用方面也取得了很大的进步，成为表面工程一个十分活跃的新兴领域。激光表面淬火是属于激光表面处理技术的一种，其原理是利用激光将材料表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术。激光表面淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的难题,已大量应用于汽车、冶金、模具、五金、轻工、机械制造等行业。特别是在汽车工业中，激光表面淬火几乎可用于发动机中所有耐磨零件如曲轴、缸套、缸体、活塞环、环槽、排气门和阀座等零件的加工。然而影响激光表面淬火工艺质量的因素很多，导致实际操作中控制淬火质量的难度较大，制约了激光表面淬火技术的应用。为了强化激光表面淬火技术的优势，进一步促进其在工业的应用，需要更好地认识和理解激光淬火过程中激光与材料相互作用的物理过程，以及各工艺参数对激光淬火加工质量的影响，在此基础上再对主要工艺参数结合激光设备进行试验和优化，从而使激光淬火实现良好的工业应用。本文根据激光输出功率、扫描速度、光斑尺寸、电流、脉宽和频率等参数对激光表面淬火效果的影响，制定出五个实验方案，采用Nd:YAG固体激光器对45钢试样分别进行五个方案的激光淬火。然后用X-350A型X射线应力测量仪测量45钢试样激光淬火后的残余应力,并用线切割沿垂直于扫描方向取样制作成金相试样；再在金相显微镜上进行组织观察。淬硬层的深度用显微硬度测量法并配合金相观察予以确认。经过实验观察发现，激光未处理前原始试样表层存在的是拉应力，经激光淬火的表层残余应力均为压应力。残余应力随着光斑大小和扫描速度的增大而减小，随着激光输出功率值的增大而增大。其中光斑大小和电流的值对残余应力的值影响相对更大些。激光淬火依靠热量由表及里的传导来进行自冷，实现淬火加工的效率高，得到的淬火硬化层硬度高而且晶粒细小，但在深度方向不均匀。使用Nd:YAG固体激光器设备，45钢试样的激光表面淬火达到的表面硬化效果基本能满足生产使用要求，其硬化深度一般为0.2～0.25mm，而且同时能保证试样有较好的表面质量。另外，本文通过分析得到在一定条件下的优化激光淬火工艺参数范围。