球墨铸铁材料因其较高的强度、良好的塑性和韧性，以及便于生产，成本比钢低廉等优良的性能而被广泛应用在工业生产中的各个领域。为提高球墨铸铁材料的使用寿命，对其进行表面强化处理的研究显得十分重要。本文通过对球墨铸铁材料进行激光表面多道淬火工艺的研究，得到一些有益的结论。采用有限元分析软件ANSYS，建立了激光表面淬火温度场的三维数值模拟模型，对球墨铸铁QT600-3激光表面淬火的温度场进行数值模拟，根据温度场预测了硬化层的宽度和深度以及热影响距离，并通过与相同工艺参数下激光淬火试验获得的实际硬化层进行对比。结果显示，在合理选择数值模拟关键工艺参数的情况下，采用匀强圆形光斑激光束对球墨铸铁的数值模拟结果与试验结果能够比较好的吻合，数值模拟可以对球墨铸铁QT600-3激光表面淬火的工艺设计起到良好的指导意义。采用半导体激光器对球墨铸铁QT600-3材料进行激光表面淬火后的表面宏观硬度值一般在49~60HRC。其中当试验参数为功率1600W，光斑直径14mm，速度180mm/min的时候所达到的硬化带宽度和深度值比较好。采用半导体激光器对球墨铸铁QT600-3材料进行了激光表面多道淬火工艺试验，重点研究了球墨铸铁QT600-3在不同扫描间距下激光表面淬火后的微观组织、显微硬度等。试验结果表明，试验后的硬化层显微组织含有大量的针状马氏体组织，并且马氏体组织分布较均匀。当扫描间距为1mm时，第二道扫描对先前已淬火区域的回火作用比较明显，第一道硬化带的显微组织主要为回火马氏体。当扫描间距增至为8mm，回火作用已经不明显。随着扫描间距的逐渐增大，测试所得试样的平均显微硬度呈现出先升高再降低的总体趋势；试样测得的平均显微硬度值在扫描间距为8mm时达到最高。同时扫描间距越大，后续扫描对先前扫描区域硬度值的影响越小。