激光热处理技术简介及其特点与应用介绍

　　一、激光热处理技术的特点

　　激光热处理是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法，它可以对材料实现相变硬化（或称做表面淬火、表面非晶化、表面重熔粹火）、表面合金化等表面改性处理，产生用其它表面淬火达不到的表面成分、组织、性能的改变。

　　激光具有单色性、相干性、方向性和高能量密度四大特点，因此，其穿透能力极强。激光的穿透能力是由其能量大孝功率密度强弱、时间长短而决定。当功率密度为103W/cm2～107W/cm2时，以103℃/s～107℃/s加热速度把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度，其表面迅速奥氏体化，然后急速自冷淬火，冷却速度可达1.7×104℃/s，金属表面迅速被强化，这就是激光相变硬化。

　　激光热处理的显著特点是：具有高速加热，高速冷却，获得的组织细密、硬度高、耐磨性能好；淬火部位可获得大于400kgf/mm2的残余压应力，有助于提高疲劳性能；还可以进行局部选择性淬火，通过对多光斑尺寸的控制，更适合其它热处理方法无法胜任的管孔、深沟、微区、夹角和刀具刃口等局部区域的硬化；激光可以远距离传送，可以实现一台激光器多工作台同时使用，采用计算机编程实现对激光热处理工艺过程的控制和管理，实现生产过程的自动化。

　　二、激光热处理在工业上的应用及发展

　　由于激光热处理有相当明显的优点，解决了传统金属热处理不能解决或不容易解决的技术难题，在国内外受到了高度重视，激光热处理得到了迅速的发展。

　　大功率CO2激光器从70年代起发展很快，先进工业国家大功率CO2激光器已产品化、系列化。我国从“七五”以后相继研制成功了千瓦级至万瓦级大功率CO2多模激光器。随着大功率激光器的发展，用激光就可以实现各种形式的表面处理。它是引起材料组织结构变化的冶金过程，其加热时间在10-3s～10-7s的范围内，功率密度为每平方毫米大于0.1kW。它的应用极为广泛，几乎一切金属表面热处理都可以应用。目前应用比较多的有汽车、冶金、石油、重型机械、农业机械等存在严重磨损的机器行业，以及航天、航空等高技术产品。