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激光表面淬火是一个错综复杂的快速加热、快速冷却的淬火过程。激光淬硬层的尺寸参数(淬硬层宽度、淬硬层深度、表面粗糙度)和性能参数(表面硬度、耐磨性、组织变化)取决于激光功率密度(激光功率、光斑尺寸)、扫描速度、材料的特性(成分、原始状态)和材料表面预处理情况等，同时也与被处理零件的几何形状和尺寸以及激光作用区的热力学性质有关。在其他工艺因素不变的条件下，其主要工艺参数激光器输出功率P、扫描速度V和作用在材料表面上的光斑尺寸D，三者的综合作用直接反映了激光淬火过程的保温温度及其保温时间。3个参数对激光表面淬火效果的影响关系为：淬硬层深度与激光功率成正比，与光斑大小和扫描速度成反比。
另外，还应考虑各参数值的选择范围，D不能过大，V不能过小，以免冷却速度过低，不能实现马氏体转变。反之，当激光输出功率过大时，容易造成表面熔化，影响表面的几何形状。奥氏体的转变临界温度与材料的熔点之比值越小，允许产生相变的温度范围越大，硬化层深度就越深。除此之外，硬化带的扫描花样(图形)和硬化面积比例、硬化带的宽窄以及激光作用区吹送气体状况、光路系统以及光束焦距等均会对激光表面淬火质量有一定的影响。