金属材料激光硬化的原理是利用激光束在金属材料表面上的吸收来提高金属材料的硬度和强度。由于激光本身并不直接参与工件表面层的热应力应变，因此，在激光硬化之前需对其进行预处理。
当采用连续激光束时，由于激光束具有很高的能量密度，故可以使工件表层很快发生热应力应变并使表层硬度迅速增加。一般金属材料表面都是经过机械加工的，表面粗糙度很小，其反射率可达80-90%，影响金属材料表面吸收光能的效率。为了提高激光在金属表面的吸收效率，在激光硬化前需要进行表面预处理。表面预处理的方法有很多种，包括表面粗糙化、喷漆法、磷化法、氧化法、涂装法等。其中常用的是喷漆法和磷化法。
这两种工艺都能达到表面预处理的目的，提高激光吸收效率。由于采用了喷涂和烘烤等加工方法，能很好地处理金属表面的粗糙度、氧化物或腐蚀产物层，并且不需要对工件进行预热带或者热处理，直接喷涂即可。喷涂的工艺流程简单、快速，并且效率高。其工艺流程为：把金属工件用水洗净后置于喷气或等离子体中进行加热或保温;然后再把表面涂料喷在金属表面上，经过几分钟干燥后即可得到致密、均匀的涂层。如果涂层太厚，可能会出现“烧穿”现象，一般涂层厚度为50-100微米为宜。
在喷漆法中，涂料种类繁多，新产品和配方也在不断开发。在众多的涂料中，有的配方简单，有的配方复杂，但都提高了激光淬火中的激光吸收率，大部分能达到80-98%以上，完全满足激光淬火的要求。喷涂的应用方法简单，易于操作。除喷涂外，可应用于大规模生产，也可用手工刷涂进行零星的临时加工和实验，无需增加成套设备。
在激光淬火的预处理方法中，磷化是许多机械零件加工的后一道工序，可以作为激光处理前的表面预处理。磷化处理分为高温90-98度，中温55-70度，常温25度左右。在激光处理的过程中，由于材料不同，激光处理工艺不同，三种磷化工艺的表面预处理层(磷化膜)对激光的吸收率不同，一般认为以高中温磷化好!
而不同的表面预处理工艺对激光的吸收也不一样，在进行激光处理前需要了解!
一般认为，表面预处理时，磷化膜厚度应小于20微米，否则可能会出现“烧穿”现象，影响后续工序的质量。
在表面预处理技术中比较成熟的是氧化法和喷涂法，但是随着各种材料的不断发展，新型材料层出不穷，如纳米级氧化物、金属陶瓷和金属涂层等新材料及新工艺层出不穷。因此对氧化技术、喷涂技术提出了更高要求。因此目前国内激光淬火设备的发展也是越来越成熟!