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激光相變硬化又稱為激光淬火。鋼鐵材料的激光相變硬化技術(shù)是指以高能密度的激光束照射工件表面，使其需要硬化的部位瞬間吸收光能并立即轉(zhuǎn)化為熱能，從而使激光作用區(qū)的溫度急劇上升形成奧氏體不銹鋼，經(jīng)隨后的快速冷卻，獲得極細(xì)小馬氏體等組織的高硬化層的一種熱處理技術(shù)。
激光相變硬化處理技術(shù)是20世紀(jì)70年代隨著大功率激光器的問世而發(fā)展起來的一項(xiàng)重大高新技術(shù)，激光相變硬化可在不影響材料基體性能的前提下，提高其表面的硬度和強(qiáng)度等性能，因此已發(fā)展成為材料表面改性的一種重要手段。激光相變硬化技術(shù)有以下一些突出優(yōu)點(diǎn)：
(1)極快的加熱和冷卻速度。激光表面淬火時(shí)加熱速度可達(dá)104～106℃/s，冷卻速度可達(dá)106～108℃/s，比感應(yīng)加熱的工藝周期短，通常只需要0.1s即可完成淬火過程，生產(chǎn)效率很高。
(2)可實(shí)現(xiàn)自淬火。由于激光加熱速度快，相變過程輸入的總熱量少，熱影響區(qū)小，因而可實(shí)現(xiàn)自冷淬火，且不需要水或油等淬火介質(zhì)，既可降低消耗，又可避免環(huán)境污染。
(3)表面強(qiáng)化效果好。激光表面淬火后可獲得極細(xì)小的馬氏體和碳化物組織，其硬度比常規(guī)淬火硬度高15%～30%;尤其對(duì)于鑄鐵件，耐磨性可提高3～4倍。激光相變硬化所獲得的馬氏體實(shí)質(zhì)上是一種形變馬氏體，比常規(guī)淬火所得到的馬氏體具有更高的缺陷密度，晶粒更加細(xì)化，同時(shí)由于冷卻速度極快，碳原子來不及擴(kuò)散，使得馬氏體含碳量極高，而且殘余奧氏體也獲得了極高的位錯(cuò)密度;另外，淬火后表層有很高的殘余應(yīng)力。這些顯微組織特點(diǎn)大大了提高材料表層的硬度和疲勞強(qiáng)度。
(4)易實(shí)現(xiàn)表面局部及特殊部位的淬火。激光表面淬火只發(fā)生在激光照射的部位，其它部位無須進(jìn)行防護(hù)。激光束可聚焦到很細(xì)，特別適合小件的局部淬火和特殊部位的淬火，例如槽壁、小孔、深孔、腔體內(nèi)壁等，只要能將激光照射到位即可。由于激光淬火工藝熱影響區(qū)小而工件變形少，因此它特別適合解決機(jī)械產(chǎn)品中形狀復(fù)雜零件的表面強(qiáng)化問題。另外，只要工藝得當(dāng)，激光淬火后表面幾乎無氧化或脫碳現(xiàn)象，表面粗糙度也幾乎不變，因而可以作為工件加工的最后工序。
近幾十年來，激光表面淬火技術(shù)不僅在理論研究方面獲得突破性進(jìn)展，而且在工業(yè)應(yīng)用方面也取得了長足的進(jìn)步，其工藝過程可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制和生產(chǎn)自動(dòng)化，成為表面處理和表面工程中一個(gè)十分活躍的新興領(lǐng)域。已有工作表明，對(duì)于中低碳鋼采用連續(xù)激光和非表面熔化處理可以取得最好的效果;而對(duì)于高碳高合金鋼，則必須嚴(yán)格控制激光表面熱處理?xiàng)l件，才能確保良好的表面硬化效果。此外，為提高材料表面對(duì)激光的吸收率，通常需要對(duì)試樣表面預(yù)先進(jìn)行磷化處理，或在材料表面預(yù)涂一些均勻的涂層。例如，為提高4Cr13不銹鋼試樣表面對(duì)光的吸收率，確保所需的表面硬化層深度以及硬度的均勻性，可以采用表面氧化發(fā)黑法。
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