激光热处理技术

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1、二激光热处理技术主要内容：激光热处理技术原理激光热处理技术工艺典型激光热处理技术应用研究实例激光热处理技术与传统工艺比较激光热处理技术近十年应用进展2.1激光热处理技术原理原理激光热处理是利用高能激光照射到金属表层,通过激光和金属的交互作用达到改善金属表面性能的目的的技术。激光热处理技术对金属表面性能的影响提高硬度、耐磨性、抗疲劳性、耐蚀性（表层改性）2.1激光热处理技术原理2.1激光热处理技术原理快速加热使钢的加热转变表现出非平衡加热的特点：（1）加热相变点随加热速度增加而提高（2）A成分不均匀性随加热速度增大而提高（3）A晶粒随加热速度增大而细化（4）影响过冷A转

2、变及马氏体回火影响M的性能，细小，硬化耐磨2.2激光热处理技术工艺激光热处理技术工艺方法：采用高功率密度的激光束加热金属表面后激冷(或自冷)淬火激光热处理技术包括激光相变硬化、激光表面合金化、激光涂履、激光晶粒细化等。2.2激光热处理技术工艺2.2激光相变硬化（激光淬火）原理高能激光束照射钢表面，光斑作用局部区域，温度升高表面A化，加热层与冷基体的温度梯度造成M相变发生，表层淬火硬化工艺高能密度激光（＞1000W／c㎡）短时间照射（0.01～1s）淬火（可自冷）激光相变硬化与常规淬火相比优点：激光束作用区域很小,用于局部区域淬火加热速度快,晶粒细化热影响区小,无氧化脱

3、碳，工件变形小激光淬火的显著优点是硬化效果好,它比常规淬火的硬度高出20%以上不用冷却介质，可实现自冷硬化激光相变硬化应用高速钢表面硬化、改善硬质合金的组织结构,从而提高其抗弯强度与显微硬度、以调质钢与球墨铸铁使用广泛；导轨，气缸体内壁等表面强化要求的零件典型实例1974年美国通用汽车公司为提高汽车动力转向装置外壳内孔的耐磨性,希望找到一种最佳的表面淬火处理方法,在选择最佳方法时,用软氮化、氮化、高频淬火、激光淬火等逐一试验。用软氮化和氮化时,需进行中间退火,成本过高.而采用高频淬火,工件变形大。最终选择激光淬火,因它具有优越的低变形特性和局部淬火功能。所形成的五条硬

4、化带宽度为1.5一2.5毫米,硬化深度约0.35毫米,硬化部位重量仅为工件总重量的1%,处理时间仅需2分钟。处理后工件寿命延长了10倍,还省去大量的精加工工时.其成本仅为高颊淬火的二分之一,这是最大限度发挥激光热处理优势的典型例证。激光表面合金化原理把所要求的合金元素涂布到金属表面,高能量密度的激光辐射使其迅速熔化并控制熔化深度使合金层与基体金属充分混合，冷凝后在金属表面形成10—100微米的,具有特殊性能的合金层。激光表面合金化与常用的化学热处理方法相比优点具有效率高.能量消耗少.合金元素消耗少工件变形小等突出优点。典型实例美国Avco公司采川激光表面合金化方法处理

5、汽车排气阀，使耐磨性耐腐蚀性和抗冲击能力得到很大提高。方法是将配有30%Cr的极细金属粉末预先枯结在排气阀上,然后激光照射.通过控制工艺参数得到精确的合金化层深度。这一工艺可使排气阀的处理价格下降80%此外,对排气阀灰铁阀座进行表面合金化也是一个成功的例子。激光涂履原理将粉末状的合金涂覆在工件表面,用大功率密度激光束照射使之全部熔化，同时金属基体表面有微量熔融。激光束移开后，表面迅速凝固，形成与金属基体粘得很牢的熔覆层。激光涂履特点使工件表层具有良好的耐磨抗腐蚀性能;使不同熔点的合金元素同时熔化得均匀的涂覆层;比之喷涂电镀、离子镀层等工艺,具有效率高,操作简单.节省合

6、金材料等优点。典型实例华中理工大学接受国家“七五”攻关任务,对汽车内燃机排气门进行激光涂覆工艺研究。结果表明,在排气门锥面上可获得2.0毫米的涂霞层.表面光洁,极少气孔裂纹,对比高频真空熔焊,氧—乙炔堆焊,等离子喷涂等几种涂覆工在选用相同粉末的情况下,不仅可获得细小的表面组织和较高的表面硬度,且具有较好的结合层。台架试验表明:其耐磨性比等离子喷涂提高4—5倍。应用2.3近十年应用进展激光热处理技术的应用始自汽车工业。并在该领域得到最广泛的应用。发展较快使用较多的是激光硬化,激光合金化、激光涂覆。激光硬化应用激光硬化应用（典型实例）在那之后，激光表面淬火的应用也日益成熟

7、,汽车缸体、缸套、曲轴、凸轮轴等方面的激光热处理生产线相继出现,目前美国在生产线上使用的激光器每天有1000台以上.仅通用汽车公司一家就有85台。激光表面合金化激光表面合金化（典型实例）高速钢刃具的刃部扩散难熔金属碳化物wC.使其寿命提高2—3倍。玻璃模具激光合金化处理、拉刀合金化处理都取得显著成效。激光涂履应用激光涂履应用（典型实例）激光涂覆的研究从1974年开始,国内外有几十个单位先后开展了在不锈钢、可锻铸铁,灰铸铁以及特种合金上进行钴基、锌基、铁基、硅、碳化钨、三氧化二铝等自熔合金粉末或板.棒样的激光涂覆工作。2.3近十年应用进展综上所述,激光