高速激光淬火技術介紹

高速激光淬火技術作為一種新型的熱處理工藝，與傳統表面淬火技術相比，具有加熱速度快、所得組織細密、淬硬性高、不變形等特點，并且技術適用性廣，不受感應器制作難度的限制。

高速激光淬火技術原理

高速激光淬火技術是利用聚焦后的高速激光束進射到鋼鐵材料表面，使其溫度迅速升高到相變點以上，當激光移開后，由于仍處于低溫的內層材料的快速導熱作用，使受熱表層快速冷卻到馬氏體相變點以下，進而實現工件的表面相變硬化。

如大型軋輥表面激光熔凝淬火的淬硬層深度可以達到2毫米以上。具有加熱速度快、所得組織細密、淬硬性高、不變形等特點，并且技術適用性廣，不受感應器制作難度的限制。

高速激光淬火技術優勢

經激光處理后，鑄鐵表面硬度可以達到60HRC以上，中碳及高碳的碳鋼，表面硬度可達70HRC以上，從而提高抗磨損、抗疲勞、耐腐蝕、抗氧化等性能，延長使用壽命。激光熱處理技術與其它 熱處理如高頻淬火、滲碳、滲氮等傳統工藝相比，具有以下特點：

1.無需使用外加材料，改變被處理材料表面的組織結構，處理后的改性層具有足夠的厚度，可根據需要調整深淺一般可達0.1～0.8mm。

2.處理層和基體結合強度高。激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結合，而且處理層表面是致密的冶金組織,具有較高的硬度和耐磨性。

3.被處理件變形小，由于激光功率密度高，與零件的作用時間很短（2～10s），故零件的熱變形區和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理，作為材料和零件的處理工序。

4.加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導光系統可隨意將激光導向處理部分，從而可方便地處理深孔、內孔、盲孔和凹槽等，可進行選擇性的局部處理。

工藝參數及其相互關系

激光表面淬火是一個錯綜復雜的快速加熱、快速冷卻的淬火過程。激光淬硬層的尺寸參數（淬硬層寬度、淬硬層深度、表面粗糙度）和性能參數（表面硬度、耐磨性、組織變化）取決于激光功率密度（激光功率、光斑尺寸）、掃描速度、材料的特性（成分、原始狀態）和材料表面預處理情況等，同時也與被處理零件的幾何形狀和尺寸以及激光作用區的熱力學性質有關。

在其他工藝因素不變的條件下，其主要工藝參數激光器輸出功率P、掃描速度V和作用在材料表面上的光斑尺寸D，三者的綜合作用直接反映了激光淬火過程的保溫溫度及其保溫時間。另外，還應考慮各參數值的選擇范圍，D不能過大，V不能過小，以免冷卻速度過低，不能實現馬氏體轉變。反之，當激光輸出功率過大時，容易造成表面熔化，影響表面的幾何形狀。

激光表面淬火掃描方式

激光淬火的掃描方式有圓形或矩形光斑的窄帶掃描和線形光斑的寬帶掃描。窄帶掃描的硬化帶寬度與光斑直徑相近，一般在5mm以內。對于要求大面積硬化時，必須逐條地進行掃描，掃描帶之間需要重疊，重疊部分將留下回火軟化帶。

回火軟化帶的寬度與光斑特性有關，一般均勻矩形光斑產生的回火軟化帶較小。為了減少軟化帶的不良影響，需采用寬帶掃描技術。寬帶掃描將聚焦的圓光斑變成線光斑，掃描寬度大為提高。

激光表面淬火區預處理

在產品激光淬火前，工件表面粗糙度值很小，在淬火中會嚴重影響材料表面對激光光能的吸收率。因此，在激光淬火前需要對待處理工件表面進行預處理。表面預處理方法很多，包括磷化法、提高表面粗糙法、氧化物涂料法、黑色涂料法等，其中常用的是磷化法、黑色涂料法和氧化物涂料法

高速激光淬火案例展示

環球機床卡盤材質40crmo，采用高速激光淬火，HRC硬度由28提升到60淬火效率提升50%，激光能量聚焦點工件變形小，適合精密部件模具表面淬火快速提高工件硬度強度

高速激光淬火應用領域

目前，激光淬火現已成功地應用到冶金行業、機械行業、石油化工行業中易損件的表面強化，特別是在提高軋輥、齒輪、機床卡盤等易損件的使用壽命方面，效果顯著，取得了很大的經濟效益與社會效益。

另外在模具、齒輪等零部件表面強化方面也得到越來越廣泛的應用。在形狀較為復雜的工件中仍存在一些問題。但是，激光淬火是一新型的熱處理前沿技術，采用此技術可以解決傳統表面淬火難以實現的技術目標。并且在淬火生產中，不需要任何冷卻介質，符合國內外熱處理行業規定的“少無氧化生產、綠色生產”的環保發展目標要求，在今后國內鋼鐵冶金、汽車、國防建設、航天航空等領域會發揮越來越重要的作用。