首先在钢轨表面涂覆一层吸光涂料，然后利用脉冲半导体激光在钢轨表面沿长度方向以一定速度扫描，在钢轨表面得到呈网格状布置的组织为细小马氏体的激光淬火点，所述激光淬火点面积为钢轨表面面积的50-80％，淬火点最深深度0.6-1.5mm。钢轨淬火后，表面形成由马氏体和珠光体的复相组织，具有良好的强韧性，能显著提高钢轨的使用寿命。同时，激光淬火工艺方便调控、不需要淬火介质、不需要回火、工件变形小，并且半导体激光器体积小，可以方便推动，因此可以实现钢轨表面的在线激光淬火处理。
激光淬火处理时，温度急速升高或冷凝，表层晶粒极细、位错密度增加，进而在表层形成压应力，能够大大改善工件的耐磨性、耐疲劳、耐蚀性，改善工件材料的性能。研究城市轨道车辆钢轮钢轨的损伤机理，利用试验发现激光淬火工艺后的轮轨表面硬度增加，抗磨性能改善，磨损量同比减少超过60%，且表面损伤相对较轻，表现为小麻点式剥落损伤，与处理前明显的剥落损伤相比，抗损伤能力有显著增强。用半导体激光器进行淬火处理，功率设置为300 W，钢轨材料为U74，发现可使钢轨表面硬度改善3-4倍，达到800900 HV0.01，有效地改善了钢轨性能。
