激光淬火技術(shù)及應(yīng)用

    激光淬火技術(shù)，是利用聚焦后的激光束快速加熱鋼鐵材料表面，使其發(fā)生相變，形成馬氏體淬硬層的過程。激光淬火的功率密度高，冷卻速度快，不需要水或油等冷卻介質(zhì)，是清潔、快速的淬火工藝。

與感應(yīng)淬火、火焰淬火、滲碳淬火工藝相比，激光淬火淬硬層均勻，硬度高（一般比感應(yīng)淬火高1-3HRC），工件變形小，加熱層深度和加熱軌跡容易控制，易于實現(xiàn)自動化，不需要象感應(yīng)淬火那樣根據(jù)不同的零件尺寸設(shè)計相應(yīng)的感應(yīng)線圈，對大型零件的加工也無須受到滲碳淬火等化學(xué)熱處理時爐膛尺寸的限制，因此在很多工業(yè)領(lǐng)域中正逐步取代感應(yīng)淬火和化學(xué)熱處理等傳統(tǒng)工藝。尤其重要的是激光淬火前后工件的變形幾乎可以忽略，因此特別適合高精度要求的零件表面處理。激光淬硬層的深度依照零件成分、尺寸與形狀以及激光工藝參數(shù)的不同，一般在0.3~2.0mm范圍之間。

對大型齒輪的齒面、大型軸類零件的軸頸進行淬火，表面粗糙度基本不變，不需要后續(xù)機械加工就可以滿足實際工況的需求。激光熔凝淬火技術(shù)是利用激光束將基材表面加熱到熔化溫度以上,由于基材內(nèi)部導(dǎo)熱冷卻而使熔化層表面快速冷卻并凝固結(jié)晶的工藝過程。獲得的熔凝淬火組織非常致密，沿深度方向的組織依次為熔化-凝固層、相變硬化層、熱影響區(qū)和基材。激光熔凝層比激光淬火層的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。該技術(shù)的不足之處在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破壞，一般需要后續(xù)機械加工才能恢復(fù)。為了降低激光熔凝處理后零件表面的粗糙度，減少后續(xù)加工量，華中科技大學(xué)配制了專門的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝層的表面粗糙度。

現(xiàn)在進行激光熔凝處理的冶金行業(yè)各種材料的軋輥、導(dǎo)衛(wèi)等工件，其表面粗糙度已經(jīng)接近激光淬火的水平。激光淬火現(xiàn)已成功地應(yīng)用到冶金行業(yè)、機械行業(yè)、石油化工行業(yè)中易損件的表面強化，特別是在提高軋輥、導(dǎo)衛(wèi)、齒輪、剪刃等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經(jīng)濟效益與社會效益。近年來在模具、齒輪等零部件表面強化方面也得到越來越廣泛的應(yīng)用。

1.1 激光淬火的特點

質(zhì)量優(yōu)勢 技術(shù)特質(zhì) 適用材料 實際應(yīng)用

1．淬火零件不變形 激光淬火的熱循環(huán)過程快 中碳鋼 大型軸類
　　2．幾乎不破壞表面粗糙度 采用防氧化保護薄涂層 模具鋼 各種模具
　　3．激光淬火不開裂 精確定量的數(shù)控淬火 冷作模具鋼 模具、刃具
　　4．對局部、溝、槽淬火 定位精確的數(shù)控淬火 中碳合金鋼 減振器
　　5．激光 淬火清潔、高效 不需要水或油等冷卻介質(zhì) 鑄鐵材料 發(fā)動機汽缸