激光表面淬火工艺及特点

时间：2023-07-19

激光表面淬火的原理与普通热处理相同，但加热时间很短(在千分之几秒至零点几秒范围内)、面积小、冷却时间短，即用激光作为热源，快速加热金属表面一小块区域，使其奥氏体化，然后淬火强化。理论和实践都证实，表面温度和热穿透深度都与激光照射持续时间的平方根成正比。因此，可以通过适当调整光斑尺寸、扫描速度和激光功率来控制表面温度和热穿透深度。当激光束离开被加热表面时，那里的热量很快转移到表面其余的冷态，相当于自冷淬火，*采取其他快速冷却措施。激光束扫描时，还可以通过改变光束摆动的幅度和频率来调节功率密度，从而控制淬火层的深度和覆盖范围。

由于激光光斑或光束摆动的幅度很小，只能通过光束在零件表面一一扫描来加热。为了不因后一个扫描条边缘处的热量而使**个扫描条的淬火部分回火和软化，应努力使光束或振荡表面边缘的能量分布陡峭为可能的，这也可以使用光栅来实现。

与感应加热表面淬火类似，一般钢铁材料激光表面淬火后的组织也分为表面完全淬火区、亚层不完全淬火区(过渡区)和心部未淬火区。

与普通热处理相比，激光淬火技术具有以下特点。

1、加热速度较快，工件热变形较小。由于激光功率密度高，加热速率可达1010℃/s，热影响区小，工件热变形小。

2、冷却速度非常快。在工件有足够质量的前提下，冷却速率可达1023℃/s;不需要冷却介质，通过从表面向内部的热传导进行自冷淬火。

3、工件经激光淬火后，表面获得细小的马氏体组织，具有较高的表面硬度(比普通淬火硬度值高15%～20%)和较高的疲劳强度(表面有残余压应力以上) 4000MPa)。

4、由于激光束的扫描(加热)面积很小，可以加工形状复杂的工件(如小凹槽、盲孔、小孔、薄壁件等)或局部加工加工非常精确，还可以根据需要对同一零件的不同部位进行不同的处理。

5、不需要加热介质，不会排放气体污染环境，有利于保护环境。

6、节能，且工件表面洁净，处理后*打磨，可作为工件精加工的最后一道工序。

激光表面淬火的较大缺点是激光发生器价格昂贵。

由于激光表面淬火的上述优点，虽然研制时间短，但进展快，已成功应用于一些机械产品的生产，如变速箱齿轮、发动机缸套、轴承套圈和导轨等。铁轨等等。

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