在激光相变硬化中,月牙形硬化层的最大深度与激光束作用下零件内的温度场分布有着十分密切的关系。作者分析了近年来国内外学者在激光相变硬化温度场分布与相变硬化层预测方面所作的研究成果,提出在激光作用下零件内沿激光扫描方向截面内的三维温度场分布,建立了一个三维非稳态移动热传导物理模型;并针对均强圆形光束模型,经适当的数学处理,得到了能够完整地描述激光扫描作用下零件沿激光扫描截面内三维非稳态移动热源温度场分布的近似解析解。在上述研究成果的基础上,作者依据优化设计理论,对给定的硬化层深度,应用世界上通用的ANSYS5.5有限元分析软件,模拟激光相变硬化温度场的形成以确定最优的激光硬化工艺参数,这是作者在激光参数的理论选择研究方面所作的有益尝试。实验研究表明,相变硬化层的理论预测具有较好的可靠性和准确性,它对激光热处理的实际应用具有重要的指导意义。