激光是20世纪60年代出现的重大科学技术成就之一。激光是用相同频率的光诱发而产生的。由于激光具有高亮度、高方向性的高单色性等很有价值的特殊性能，一经问世就引起了各方面的重视。70年代制造出大功率的激光器以后，人们利用高能量密度的激光控制加热技术，对其在金属加工强化领域进行了研究应用，已有激光淬火、激光合金化、激光涂层以及激光冲击硬化等。

表面强化常用CO₂激光器，用CO₂气体作激活气体，激发出10.6μm的红外光。CO₂激光器功率大，已有2～20kW功率的CO₂激光器。电光转换率高，可达15%～20%，而且在传送远距离、光束细以及在聚集成很小一点的能力上，和低功率光束相似。由于激光束具有高方向性、高亮度和平高单色性的特点，才使它具有极大的功率密度，为激光表面强化处理奠定了基础。

激光加热金属表面时，在极短的瞬间（每秒可达10⁵～10⁶℃）即可把材料表面层加热到很高的温度，使其发生相变或熔化。由于加热时间极短，致使工件表面熔化层或相变层厚度很小，而基体材料的受热程度又特别低，所以金属的冷却速度很高，每秒达10⁶℃，约为一般淬火冷却速度的1000倍。所以材料表层加热后的冷却是通过基体金属的传导散热实现的，即自激冷却。激光辐射加热能够使被强化工件表面形成若干超级淬火区（白色层），这些淬火区具有如下特征：亚组织晶粒显著细化，晶粒内部发生很大畸变；金属内部缺陷密度（特别是位错密度）显著增加；表层中产生很高的内应力。

金属对激光的吸收率与材料、表面粗糙和激光波长等有关。一般情况下，金属对10.6μm的激光吸收率很低，大部分被反射掉。为了提高吸收率，充分利用激光能量，激光加热的工件表面需要进行黑化处理。黑化处理方法主要有涂碳法、胶体石墨法和磷酸盐法，其中磷酸盐法最好。3～5μm厚的碳化膜对激光的吸收率可达80%～90%，并且有较好的防锈性能，激光淬火后不用清除，即可进行装配。