激光淬火
激光表面淬火-李凤辉
激光表面淬火1 引言激光淬火又称为激光相变硬化，是指以高能密度的激光束照射工件表面，使其需要硬化部位瞬间吸收光能并立即转化为热能，从而使激光作用区的温度急剧上升形成奥氏体，经随后的快速冷却，获得极细小马氏体和其他组织的高硬化层的一种热处理技术。
热量从工件表面向基体内部快速传导，表面得以急剧冷却（冷却速度可达104℃∕ｓ甚至106℃∕ｓ），实现自冷淬火。
2 激光表面淬火的优缺点由于激光相变硬化加热及冷却都是在快速下进行的，所以使得激光相变硬化与常规热处理有许多不同之处。
⑴激光淬火比普通淬火硬度高，耐磨性好，对于低、中碳钢效果更为明显。
⑵激光淬火变形小，热影响区小。
⑶由于激光淬火是自冷，因而不用淬火介质，不必清洗，无污染，生产环境好。
⑷硬化层深度可以控制。
⑸因为光的传递方便，所以可实现自动化生产。
⑹可任意选淬火部位，对零件任一局部可施行淬火，只要光照到的部位均可处理。
尽管激光是一先进技术，有许多优点，但也存在一些不利因素和一定局限性。
⑴设备较贵，一次投资大，对操作人员要求较高。
⑵淬火前表面要增加一预处理工序。
⑶大面积淬火时，扫描带之间有软带，硬度不连续。
⑷光电转化效率还较低。
⑸硬化层深度较浅。
3 激光表面淬火工艺3.1 激光淬火表面预处理由于一般钢铁零件是是在精加工后才强化处理的，表面光亮，对激光的反射率很高，吸收激光能量的能力很低，因此待处理工件表面必须经过表面预处理，以提高激光能量的利用率。
通常采用黑化处理，即在零件表面得到一层对光具有高吸收率的黑色薄膜。
磷化法：用磷酸锰或磷酸锌为主的溶液浸渍零件（可加温），在表面得到深灰色的绒状薄膜，膜厚约10μｍ，CO2激光吸收率可由激光表面的10％～15％提高到70％～95％。
这种黑化处理仅适用于低碳钢、中碳钢和铸铁，对高合金钢（如不锈钢）效果不好。
炭素法：用炭素墨汁或或石墨－粘结济溶液涂在零件表面。
这种方法可用在任何材料上，还可进行局部涂敷。
这种涂层吸收率为90％左右，对材料有一定增碳作用。
激光淬火
一、概述激光淬火技术及应用激光淬火技术，是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面，使其发生相变，形成马氏体淬硬层的过程。
激光淬火的功率密度高，冷却速度快，不需要水或油等冷却介质，是清洁、快速的淬火工艺。
与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比，激光淬火淬硬层均匀，硬度高（一般比感应淬火高1-3HRC），工件变形小，加热层深度和加热轨迹容易控制，易于实现自动化，不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈，对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制，因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。
尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略，因此特别适合高精度要求的零件表面处理。
激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同，一般在0.3~2.0mm范围之间。
对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火，表面粗糙度基本不变，不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。
激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上,由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。
获得的熔凝淬火组织非常致密，沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。
激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。
该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破坏，一般需要后续机械加工才能恢复。
为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度，减少后续加工量，华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。
现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件，其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。
激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化，特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面，效果显著，取得了很大的经济效益与社会效益。
近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用二、激光淬火的特点质量优势技术特质适用材料实际应用1．淬火零件不变形激光淬火的热循环过程快中碳钢大型轴类2．几乎不破坏表面粗糙度采用防氧化保护薄涂层模具钢各种模具3．激光淬火不开裂精确定量的数控淬火冷作模具钢模具、刃具4．对局部、沟、槽淬火定位精确的数控淬火中碳合金钢减振器5．激光淬火清洁、高效不需冷却介质铸铁材料发动机汽缸6．淬火硬度比常规方法高淬火层组织细密、强韧性好高碳合金钢大型轧辊三、组成部分● 激光器目前，用于激光淬火的设备主要是横流CO2激光器，该激光器的工作气体沿着与光轴垂直的方向快速流过放电区以维持腔内有较低的气体温度，从而保证高功率输出，光束模式为多模输出。
7.18 激光淬火工艺讲解
2.4 影响激光淬火效果的因素
工艺因素 （1）光斑直径：影响淬火层宽度； （2）激光功率、扫描速度：淬火层深度 一般激光淬火使用的功率密度≤104W/cm2(过高导致材料熔化）
图6 激光淬火表面层不同位置的硬度分布
图7 淬火硬化层深度与扫描速度的关系
（3）淬火前预处理：影响吸收率 磷化、黑化或涂覆红外能量吸收材料，其中黑化方法简单可
4. 作业思考题
1）激光淬火的机理与材料的常规热处理机理是否相同？ 2）与材料的常规淬：激光加工技术 主讲教师：王文权 单位：浙江工贸职业技术学院
1. 教学目标
了解激光表面淬火的原理和工艺特点。
2.激光表面淬火介绍
2.1 激光淬火的概念 激光淬火又称激光相变硬化，就是利用激光将金属材料加
热到相变点以上但低于熔点，依靠金属材料自身传导快速冷却 达到淬火的目的，其实质是马氏体相变硬化。
图5 共析钢的等温转变和连续转变图
2.3 激光淬火的特点
（1）激光淬火后工件获得的马氏体晶粒更细，位错密度更高，强 度比常规淬火提高5%-20%；
（2）加热速度快，热影响区小，淬火应力及变形小； （3）热处理的柔性好，可对深孔、凹槽等进行局部硬化； （4）工艺周期短，生产效率高，容易实现自动化； （5）激光淬火无需冷却介质，对环境污染小。
行：胶体石墨和含碳黑的涂料刷涂到工件表面，可提高吸收率达 90%以上。
表1 激光表面淬火应用实例
图8 激光淬火处理齿轮内齿 (40Cr)
图9 激光淬火处理炮管内堂 （38CrNi3MoV)
图10 船用缸套的激光淬火处理
3. 小结
本次课介绍了激光淬火的机理、特点和应用，激光淬 火比传统热处理获得的淬硬层硬度更高。
图1 激光的不同热作用与强化类型
激光熔覆 激光淬火
激光熔覆激光淬火
激光熔覆和激光淬火都是金属表面处理技术中常见的方法，它们在提高材料表面性能方面具有重要作用。
首先，让我们来谈谈激光熔覆。
激光熔覆是一种通过高能密度激光束瞬间熔化金属表面，然后在凝固过程中形成涂层的表面处理方法。
这种方法可以在基体材料表面形成具有优异性能的涂层，如耐磨、耐蚀、高温等特性。
激光熔覆的优点包括熔覆层与基体材料结合强度高、熔覆层成分可调、熔覆过程对基体影响小等。
接下来是激光淬火。
激光淬火是利用激光束对金属表面进行快速加热和冷却，以达到提高材料表面硬度和强度的目的。
激光淬火的优点在于可以实现局部淬火，避免了整体淬火可能导致的变形和裂纹问题，同时可以在保持材料核心韧性的情况下提高表面硬度。
从工艺原理来看，激光熔覆注重在金属表面形成一层具有特定性能的涂层，而激光淬火则是通过快速冷却改变金属的组织结构来提高表面硬度。
两种方法都可以显著提高金属材料的表面性能，但选择哪种方法取决于具体的应用场景和要求。
总的来说，激光熔覆和激光淬火都是重要的金属表面处理技术，它们在提高材料表面硬度、耐磨性、耐蚀性等方面发挥着重要作用，对于提高材料的使用寿命和性能具有重要意义。
激光淬火技术的原理与应用
激 光 加 工 技 术
§7.2
图7-12 熔覆层的截面示意图
6.激光熔覆层的宽度主要决定于光斑直径；而激光熔覆层的厚度与送粉量、扫 描速度、功率密度等参数密切相关。
激 光
7.常用激光熔覆材料包括镍基、铁基、钻基、铜基自熔合金、以及上述合金与
表 面 改
碳化物(WC、TiC、SiC等)，颗粒组成的金属陶瓷复合粉末以及Al203、ZrO2等陶 瓷材料。常用的基材包括钢铁、铝合金、铜合金、镍合金和钛合金等。
§7.2
激
光
表
面
改
性
技
术
图7-11 同步送料法激光熔覆示意图
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7.2.3 激光熔覆技术
第
5.评价激光熔覆层质量的主要指标为：熔覆层厚度、宽度、形状系数(宽度／厚
七 度)、稀释率、硬度及其沿深度分布、基板的热影响区深度及变形程度等。典型熔
章
覆层的截面示意图见图7-12
性
技
术
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7.2.1 激光淬火技术的原理与应用
第
4.图7-5所示为该淬火区显微硬度沿深度方向的分布曲线
七
章
5.依据激光器的特点不同，激光淬火可分为
激 光
CO2激光淬火和因素YAG激光淬火。但两者 中影响淬硬性能的主要基本相同
加
1) 材料成分：是通过材料的淬硬性和淬透
性
技
术
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第 七 章 激 光 加 工 技 术
激 光 表 面 改 性 技 术
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§7.2
第 七 章 激 光 加 工 技 术
现代激光淬火知识
现代激光淬火知识
现代激光淬火是一种利用激光技术对金属表面进行淬火处理的方法。
激光淬火具有高效、快速、高精度和可控性好等特点，广泛应用于各种金属材料的淬火加工和表面改性。
激光淬火的原理是利用激光束高能量密度的特点，使材料表面迅速加热到临界温度以上，并迅速冷却，使材料表面形成具有高硬度和耐磨性的相，从而提高材料的硬度、强度和耐磨性。
激光淬火的优点主要体现在以下几个方面：
1. 高效快速：激光淬火的加工速度快，一般情况下只需要几秒钟，大大节约了淬火处理时间。
2. 可控性好：激光淬火可以对激光功率、扫描速度、淬火时间等参数进行精确控制，能够根据材料的特性和要求进行定制化加工。
3. 表面硬化：激光淬火可以使材料表面硬度提高几倍甚至几十倍，同时还能提高材料的抗疲劳性能和抗弯曲性能。
4. 高精度：激光淬火能够实现对复杂形状零件的加工，并可以实现局部淬火，避免了整体淬火带来的零件形状变化和变形的问题。
5. 应用广泛：激光淬火适用于各种金属材料，包括钢、铸铁、铝合金等。
总的来说，现代激光淬火技术在提高材料硬度、强度和耐磨性方面具有独特的优势，被广泛应用于制造业中的零部件加工和表面改性等领域。
激光淬火的原理、特点及发展现状
激光淬火的原理、特点及发展现状激光淬火的原理激光淬火主要是用来处理铁基材料，其基本机理是通过高能激光束(103 -104W/cm2)扫描工件表面，工件表层材料吸收激光辐射能并转化为热能，然后通过热传导使周围材料温度以极快的速度升高到奥氏体相变温度以上、熔点以下，再通过材料基体的自冷却作用使被加热的表层材料以超过马氏体相变临界冷却速度而快速冷却，从而完成相变硬化。
由于激光淬火过程中很大的过热度和过冷度使得淬硬层的晶粒极细、位错密度极高且在表层形成压应力，进而可以大大提高工件的耐磨性、抗疲劳、耐腐蚀、抗氧化等性能，延长工件的使用寿命。
激光淬火的特点激光淬火技术与其他热处理技术，如高频淬火、渗碳、渗氮等传统工艺相比，具有以下特点。
①无需使用外加材料，就可以显著改变被处理材料表面的组织结构，大大改善工件的性能。
激光淬火过程中的急热急冷过程使得淬火后，马氏体晶粒极细、位错密度相对于常规淬火更高，进而大大提高材料性能。
②处理层和基体结合强度高。
激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合，而且处理层表面也是致密的冶金组织，具有较高的硬度和耐磨性。
②被处理工件变形极小，适合于高精度零件处理，可作为材料和零件的最后处理工序。
这是由于激光功率密度高，与零件上某点的作用时间很短(0.0 1-1 s)，故零件的热变形区和整体变化都很小。
④加工柔性好，适用面广。
从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等局部区域。
改性层厚度与激光淬火中工艺参数息息相关，因此可根据需要调整硬化层深浅，一般可达0.1-l mm。
⑤工艺简单优越。
激光表面处理均在大气环境中进行，免除了镀膜工艺中漫长的抽真空时间，没有明显的机械作用力和工具损耗，噪声小、污染小、无公害、劳动条件好。
激光器配以微机控制系统，很容易实现自动化生`产，易于批量生产, 效率很高，经济效益显著。
激光淬火的应用和研究现状1965年Kokope发现了45钢激光打孔后可获得极高硬度的马氏体，19 71年美国`通用汽车公司首次成功进行了激光热处理实验，到1974年该公司已将激光相变硬化工艺用于实际生产，自此诞生了激光表面处理技术。
激光淬火知识点总结
激光淬火知识点总结激光淬火的工艺原理激光淬火是利用激光束高能量的瞬时性加热，使材料表面迅速升温到过温度，然后通过冷却淬火，使表面层产生相变，从而获得高强度、高硬度和高耐磨性。
激光淬火的工艺原理包括以下几个方面：1. 光热效应：激光束对材料表面的能量聚焦，使材料表面温度迅速升高，达到相变温度以上，造成局部的超淬质组织。
2. 瞬时性：激光淬火的加热时间极短，热输入高能量密度，迅速升温和降温，形成高强度和高硬度表面。
3. 相变效应：激光加热后迅速冷却，形成奥氏体和马氏体的相变，产生高强度和高硬度的组织结构。
激光淬火的设备激光淬火的设备一般包括激光器、光学系统、工件夹持系统和工艺控制系统等部分。
激光器是激光淬火的关键设备，激光器的类型通常有固体激光器、气体激光器和半导体激光器等。
光学系统用于对激光进行聚焦和整形，使激光能量能够集中到工件表面，工艺控制系统用于对激光加工参数进行实时监控和调节，以实现激光淬火工艺的精确控制。
激光淬火的工艺控制激光淬火的工艺控制包括激光参数、工件预处理、冷却介质和淬火温度等方面。
激光参数包括激光功率、激光脉冲宽度、激光脉冲频率等，这些参数对激光加工过程中的温度分布和物相变化有重要影响。
工件预处理包括表面清洁和除氧化层等，保证激光在工件表面有效加热，冷却介质包括气体、液体或固体，用于对加热后的工件进行迅速冷却，以稳定组织结构和性能。
激光淬火的应用激光淬火广泛应用于工具、模具、轴承、齿轮、汽车零部件等金属材料的表面强化和改性处理，获得高硬度、高耐磨性和高疲劳强度的表面层，提高材料的使用寿命和性能。
同时，在航空航天、船舶制造和兵器装备等领域也得到了广泛的应用。
激光淬火的发展趋势随着制造业对材料性能要求的不断提高，激光淬火作为一种先进的表面强化处理技术，具有广阔的应用前景。
激光淬火的发展趋势主要包括以下几个方面：1. 高能激光源和光学系统的发展，提高激光淬火的加工效率和加工质量。
2. 激光参数的精确控制和优化设计，获得更高的淬火效果和性能提升。
激光淬火技术
激光淬火技术激光淬火技术，是利用聚焦后的激光束快速加热钢铁材料表面，使其发生相变，形成马氏体淬硬层的过程。
激光淬火的功率密度高，冷却速度快，不需要水或油等冷却介质，是清洁、快速的淬火工艺。
与感应淬火、火焰淬火、渗碳淬火工艺相比，激光淬火淬硬层均匀，硬度高（一般比感应淬火高1-3HRC），工件变形小，加热层深度和加热轨迹容易控制，易于实现自动化，不需要象感应淬火那样根据不同的零件尺寸设计相应的感应线圈，对大型零件的加工也无须受到渗碳淬火等化学热处理时炉膛尺寸的限制，因此在很多工业领域中正逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。
尤其重要的是激光淬火前后工件的变形几乎可以忽略，因此特别适合高精度要求的零件表面处理。
激光淬硬层的深度依照零件成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同，一般在0.3~2.0mm范围之间。
对大型齿轮的齿面、大型轴类零件的轴颈进行淬火，表面粗糙度基本不变，不需要后续机械加工就可以满足实际工况的需求。
激光熔凝淬火技术是利用激光束将基材表面加热到熔化温度以上,由于基材内部导热冷却而使熔化层表面快速冷却并凝固结晶的工艺过程。
获得的熔凝淬火组织非常致密，沿深度方向的组织依次为熔化-凝固层、相变硬化层、热影响区和基材。
激光熔凝层比激光淬火层的硬化深度更深、硬度要高，耐磨性也更好。
该技术的不足之处在于工件表面的粗糙度受到一定程度的破坏，一般需要后续机械加工才能恢复。
为了降低激光熔凝处理后零件表面的粗糙度，减少后续加工量，华中科技大学配制了专门的激光熔凝淬火涂料，可以大幅度降低熔凝层的表面粗糙度。
现在进行激光熔凝处理的冶金行业各种材料的轧辊、导卫等工件，其表面粗糙度已经接近激光淬火的水平。
激光淬火现已成功地应用到冶金行业、机械行业、石油化工行业中易损件的表面强化，特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面，效果显著，取得了很大的经济效益与社会效益。
近年来在模具、齿轮等零部件表面强化方面也得到越来越广泛的应用。
激光熔凝(淬火)及原理介绍
激光熔凝(淬火)及原理介绍激光熔凝原理激光熔凝也称激光熔化淬火。
激光熔凝是用激光束将获得工件表面加热熔化到一定深度，然后自冷使熔层凝固，获得较为细化均质的组织和所需性能的表面改性技术。
激光熔凝原理与激光非晶化基本上相一致。
但激光熔凝处理时激光的能量密度和扫描速·度均远小于激光非晶化。
激光熔凝与激光合金化不同，它在表面熔化时一般不添加任何合金元素，熔凝层与材料基体是天然的冶金结合；在激光熔凝过程中，可以排除杂质和气体，同时急冷重结晶获得的组织有较高的硬度、耐磨性和抗蚀性；其表面熔层深度远大于激光非晶化。
激光熔凝是将金属材料表面在激光束照射下成为溶化状态，同时迅速凝固，产生新的表面层。
根据材料表面组织变化情况，可分为合金化、重溶细化、上釉和表面复合化等。
我公司的轧辊激光熔凝产品是用适当的参数的激光辐照材料表面，使其表面快速熔融、快速冷凝，获得较为细化均质的表面改性技术。
它具有以下优点：表面熔化时一般可添加超硬耐磨金属元素或化学元素，熔凝层与材料基体形成冶金结合。
在激光熔凝过程中，可以排除杂质和气体，同时急冷重结晶获得的杂质有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性。
其熔层薄、热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大，有时可不再进行后续磨光而直接使用。
提高溶质原子在基体中固溶度极限，晶粒及第二相质点超细化，形成亚稳相可获得无扩散的单一晶体结构甚至非晶态，从而使生成的新型合金获得传统方法得不到的优良性能。
激光（相变）淬火和激光熔凝淬火激光（相变）淬火技术是利用聚焦后的激光束入射到钢铁材料表面，使其温度迅速升高到相变点以上，当激光移开后，由于仍处于低温的内层材料的快速导热作用，使受热表层快速冷却到马氏体相变点以下，进而实现工件的表面相变硬化。
激光淬火原理与感应淬火、火焰淬火技术相同。
但是其技术特点是，所使用的能量密度更高，加热速度更快，不需要淬火介质，工件变形小，加热层深度和加热轨迹易于控制，易于实现自动化，因此可以在很多工业领域中逐步取代感应淬火和化学热处理等传统工艺。
激光熔覆及激光淬火的原理
激光熔覆及激光淬火的原理
一、激光熔覆的原理
激光熔覆是一种新的表面改性技术，它通过在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之与基材表面薄层一起熔凝的方法，在基层表面形成与其为冶金结合稀释率低的添料熔覆层。
激光熔覆可以实现工件尺寸修复或表面强化，提高工件表面的耐腐蚀性或耐磨性，既满足了对工件表面特定性能的要求，又节约了大量的贵重元素。
激光熔覆可实现柔性自动化加工，与传统堆焊相比，变形量小热影响区小，可在大部分金属包括紫铜表面进行激光熔覆。
二、激光淬火的原理
激光淬火是利用激光将材料表面加热到相变点以上，随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化。
激光淬火靠金属自身导热冷却，不需要水或油等冷却介质。
使清洁、快速的淬火工艺与传统淬火工艺相比，激光淬火淬硬层均匀，硬度高工件变形小，加热层深度和加热轨迹容易控制，易于实现自动化，特别适用于局部淬火，激光表面淬火的硬化层深度一般为0.3-2.0mm 淬火硬度可达HRC60
以上，一般用于高碳钢、合金钢、工具钢、磨具等。
多功能激光淬火技术
多功能激光淬火技术
多功能激光淬火技术是一种利用激光器对材料进行淬火处理的技术。
激光淬火是一种快速加热和快速冷却的热处理方法，通过高功率激光束对工件表面进行瞬间加热，然后迅速冷却，以改变材料的性能和结构。
多功能激光淬火技术具有以下特点和优势：
1. 灵活性：激光淬火可以针对不同材料和不同形状的工件进行精确控制，适应性强。
2. 高硬化深度：激光淬火可以实现较高的硬化深度，提高工件的表面硬度和耐磨性。
3. 短时间处理：激光淬火处理时间短，一般在几十微秒至几毫秒之间，可以大幅度提高生产效率。
4. 小热影响区域：激光束的直径小，热影响区域小，可以减少对工件其他部分的热影响，提高工件的整体性能。
5. 可控性强：激光淬火可以根据需要对激光功率、扫描速度等参数进行调整，实现定制化的热处理过程，有利于控制工件的性能和质量。
6. 适用范围广：激光淬火适用于各种金属材料，包括钢、铝合金、镁合金等。
多功能激光淬火技术在汽车制造、航空航天、机械制造等领域有广泛应用。
它可以提高零件的表面硬度、耐磨性和抗腐蚀性，延长使用寿命，同时还可以改善零件的尺寸精度、表面质量和疲劳性能，提高整体装配质量和可靠性。
因此，多功能激光淬火技术对于提高产品质量和降低生产成本具有重要意义。
激光淬火工艺
激光淬火工艺
激光淬火工艺是近些年来新兴的金属工艺技术，是使用激光进行淬火的一种特殊工艺。
它不仅把传统的淬火释放大电流来进行淬火，还使用激光聚焦技术，使金属受热淬火更加准确，精确，灵敏，快速，从而达到更好的结果。
激光淬火使用的原理是：激光光束能将金属处于极短的时间内聚焦，使金属受热变软，从而达到淬火效果。
激光淬火可以使金属获得更好的抗冲击和抗拉强度，更加节能，更大程度地提高加工速度。
激光淬火过程能够控制金属表面最小变形，比大电流淬火技术更节能，能够根据实际工况调节加热温度，不受原料形状影响，所以更适合于于复杂形状的淬火处理。
激光淬火技术的优点有：
1、度高：激光淬火技术可以使金属获得更高的抗冲击和抗拉强度，更加节能，更大程度地提高加工速度，因此精度更高。
2、率高：激光淬火工艺可以在极短的时间内完成淬火处理，比传统的淬火技术更快速，更有效率，并且能够控制金属受热淬火过程中的最小变形。
3、灵活性强：激光淬火技术可以根据实际工况调节加热温度，不受原料形状影响，所以更适合于复杂形状的淬火处理。
激光淬火工艺是近些年新兴的金属机械加工技术，为金属加工行业提供了新的淬火工艺，比传统的淬火工艺更加精确，效率更高，灵活性更强，节能更多，对金属加工行业具有重要的意义。
此外，激光淬火工艺还可以用于金属熔炼、焊接、表面清洁、机械加工等，使金属加工行业更加发达，更加有效，也会推动金属行业的发展。
综上，激光淬火工艺是一项新兴的金属加工技术，它不仅提高了加工效率，更加节能，而且可以使金属获得更好的抗冲击和抗拉强度，因此，它是金属加工行业的重要工艺，未来可期。
激光淬火_精品文档
激光淬火激光淬火: 利用光能加固材料激光淬火是一种高度精确的表面处理技术，利用激光来加热材料表面，然后快速冷却，以增强材料的硬度和耐磨性。
激光淬火过程中，材料经历了高温、快速冷却和应力释放等过程，从而改善了材料的性能。
本文将介绍激光淬火的原理、应用以及其在工业领域的重要性。
激光淬火的原理基于材料的相变特性。
当激光束照射在材料表面时，能量会被吸收并转化为热能。
热能的传递速度与激光束的功率、脉冲时间和扫描速度有关。
热能的高速传递使材料表面迅速升温，达到临界温度以上，然后迅速冷却。
激光淬火与传统的热处理方法相比具有许多优势。
首先，激光淬火是一种非接触式加工方法，不会对材料表面造成损伤。
其次，激光淬火具有高度的可控性和可重复性，可以根据需要对不同材料进行不同参数的处理。
此外，激光淬火的加工速度非常快，可以大大提高生产效率。
激光淬火在工业领域具有广泛的应用。
首先，激光淬火可以提高材料的硬度，使其具有更好的抗磨性能。
这在制造行业中特别重要，例如汽车制造、机械制造和刀具制造等。
其次，激光淬火可以调整材料的组织结构，使其具有更高的强度和耐腐蚀性。
这对于航空航天、能源和核工业等领域来说尤为重要。
激光淬火还可以提高材料的表面质量。
通过淬火过程中的快速冷却，可以消除材料表面的氧化层和气孔，使表面变得光滑并提高材料的外观质量。
这对于造船业、建筑业和家电制造业等领域来说也是至关重要的。
除了在传统的工业领域中的应用，激光淬火还在新兴的领域中得到了广泛的关注。
例如，激光淬火在微电子行业中被用于制造更小、更快的芯片。
激光淬火可以提高芯片的导热性能，减少发热和能量损耗。
此外，激光淬火还被用于生物医学应用，例如生物材料的表面改性和医疗器械的制造。
激光淬火虽然在许多领域中得到了广泛应用，但其仍然面临一些挑战。
首先，激光淬火设备的成本较高，对中小型企业来说投入较大。
其次，淬火过程中产生的应力可能导致材料变形和开裂。
因此，需要合适的工艺控制来克服这些问题。
为您浅谈介绍激光淬火
为您浅谈介绍激光淬火激光淬火是一种利用激光束进行材料表面处理的技术，它通过将材料加热到超过其临界温度，并在极短时间内进行急冷处理，从而提高材料的硬度和强度。
在工业应用中，激光淬火通常被用来提高机械零件的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。
本文将为您详细介绍激光淬火的原理、设备、应用及优缺点。
原理激光淬火利用激光的高能量密度，将材料表面局部区域加热至其超过临界温度，这样可以引起材料结构的相变。
当加热的材料表面急速冷却时，就会形成一种非晶化的结构，在几微米至数十微米的深度范围内形成了高硬度表面层。
这种过程称为淬火，可以提高材料的硬度、强度和耐磨性。
设备激光淬火设备主要由激光器、光学系统、控制系统等组成。
激光器通常是固体激光器或半导体激光器，输出激光束能量密度高达1000万瓦/平方厘米以上，很容易将材料表面加热到临界温度以上。
光学系统主要由聚焦器和扫描器组成，聚焦器可以将激光束聚焦到特定大小和形状的点上，扫描器可以控制激光束在样品表面的移动轨迹。
控制系统则负责控制激光器的功率、光束大小和扫描速度等参数。
应用激光淬火在很多工业领域都有广泛的应用，一些常见的领域包括：汽车制造激光淬火主要应用于汽车发动机的摇臂、气门、凸轮轴等零部件的表面强化，从而提高它们的耐磨度和寿命。
它还可以用于车轮轮缘、制动盘等零部件的淬火处理，从而提高它们的载荷能力和耐久性。
机械制造激光淬火通常应用于各种机械零部件的表面强化。
例如：工具钢、刀具、齿轮、滚动轴承等。
这些零件在使用时会受到大量的磨损和摩擦，使用激光淬火可以有效地提高它们的耐磨性和使用寿命。
航空航天激光淬火可以用于各种航空航天领域的零部件制造。
例如：飞机涡轮叶片、阀门、虹吸口等零部件的表面淬火处理，能够提高它们的机械性能和抗腐蚀性，同时保证它们的轻量化。
优缺点激光淬火作为一种物理表面处理技术，具有以下优缺点：优点1.可以实现局部淬火处理，不会影响材料整体性能。
2.处理速度快，处理质量高，能够满足工业化生产的需要。
激光淬火原理
激光淬火原理激光淬火（Laser quenching）技术是目前最为先进的金属表面加工技术之一，它在改善材料表面硬度、抗磨损性、耐腐蚀性等方面具有广泛的应用前景。
本文将阐述激光淬火的原理、特点及其对材料性质的影响，以期为相关领域的研究和应用提供参考。
激光淬火是利用激光束对金属材料进行加热处理，使其表面快速升温（通常在毫秒级别），然后迅速冷却，目的是使材料表面的“温度差”尽可能大。
温度差越大，淬火效果越好。
淬火时，金属表面温度会瞬间升高到几千摄氏度，随后高温区域很快膨胀，由于冷却速度快且不均匀，使金属表面处于高应力状态，从而得到了比传统淬火工艺更好的硬度和抗磨损性能。
激光淬火的主要基础设备由激光源、聚焦光路、加工平台及控制系统等主要组成。
激光源是激光淬火设备的关键，常用的激光源有CO2、Nd:YAG、光纤激光等。
聚焦光路将激光束集中于加工材料表面，主要包括凸透镜、聚焦镜等光学元器件；加工平台可实现精准控制加工位置、加工速度和深度等参数；控制系统用于实现激光淬火设备工艺参数的设置和运行控制。
激光淬火工艺中需要考虑的主要参数包括激光功率、扫描速度、放置时间、加工深度等。
这些参数的设置需要依据材料的性质和加工要求等因素进行综合考虑和优化配置。
二、激光淬火的特点1.高加工效率，可大幅降低生产成本。
与传统淬火工艺相比，激光淬火的处理速度更快，可在毫秒或微秒的时间内完成加工，从而极大地提高了加工效率，减少了生产成本。
2.更好的加工品质和加工精度。
由于激光束具有非接触式、高精密度的加工方式，因此能够精确地控制加工深度和表面质量，从而实现更高的加工精度和更好的加工品质。
3.具有更高的可控性和适应性。
激光淬火可根据材料的不同特性和加工要求来调整工艺参数，同时也能够控制淬火后材料的硬度、强度和韧性等性质，并能够对不同形状、尺寸和材料的工件进行加工。
4.提高材料的性能和延长使用寿命。
淬火后的材料表面硬度和强度都会大大提高，从而提高了材料的抗磨损性、耐腐蚀性和使用寿命。
激光淬火技术简介
激光淬火技术简介本文简要介绍激光对材料表面改性处理中激光淬火技术的实现方法、主要特点、面临的问题以及目前国内外的研究现状.自从60年代激光问世以后, 激光技术作为一门举世瞩目的高新技术, 几乎在各行各业都获得了重要的应用. 20多年前, 利用大功率激光实现材料表面相变硬化的可行性便在实验室里得到证实, 很快, 美国通用汽车公司将这项技术第一个用于工业生产. 我国自70年代末研制成功千瓦级二氧化碳激光器之后, 激光热处理的工业应用亦取得了重要的成就, 从此, 人们始终未中断对这项技术的应用研究. 但是, 时至今日, 激光热处理在工业上的应用情况显得远远低于最初的估计, 即使是在汽车工业, 激光热处理在国内外也未广泛用于工业生产.一、激光淬火简介从能量传输的观点而言, 激光是一种功率密度极高的能量流. 当激光辐照金属材料表面时, 材料表层将激光注入的能量转换为热而使温度迅速增高; 当激光作用停止后, 由于金属是热的良异体, 材料基体对热能的扩散而使热影响区的温度迅速下降, 从而使材料表层经历了一个热处理过程. 金属热处理的结果与材料热影响区域所经历的热循环相关, 通过控制作用激光的功率、功率密度分布、激光作用时间等参数, 可以改变热循环, 从而完成材料表层的淬火或退火等工艺.在激光热处理中,金属材料的激光淬火是激光热处理的一项最重要的内容，激光淬火又称为激光相变硬化, 是指以高能密度的激光束照射工件表面, 使其需要硬化部位瞬间吸收光能并立即转化为热能, 从而使激光作用区的温度急剧上升形成奥氏体, 经随后的快速冷却, 获得极细小马氏体和其他组织的高硬化层的一种热处理技术。
对激光淬火的深入研究表明, 这是一个涉及光束质量、工件的热物理特性、工件的几何形状以及光作用方式等众多因素的复杂技术, 对设备的配置以及操作人员的素质都有较高的要求. 设备昂贵和技术复杂的问题，较大幅度地提高了工件热处理的成本, 降低了这项技术对传统热处理工艺的竞争力. 也许, 这就是这项技术未能迅速推广的主要原因. 但是, 激光淬火和其它传统的热处理工艺相比(例如工件整体的盐浴淬火、工件表面的感应淬火) , 它具有可以精确控制热处理区域及工件热变形小等一系列优点. 只要能够较好地控制激光淬火的工艺过程, 原则上可以用价格便宜, 易于加工的材料制造工件的基体, 在工件的关键部位用激光进行处理, 便能显著提高产品的质量, 简化工件的生产工艺, 降低工件的成本, 增强激光淬火对其它传统热处理工艺的竞争能力.二、激光淬火表面预处理由于一般钢铁零件是是在精加工后才强化处理的，表面光亮，对激光的反射率很高，吸收激光能量的能力很低，因此待处理工件表面必须经过表面预处理，以提高激光能量的利用率。
激光淬火的技巧
激光淬火的技巧
激光淬火是一种先进的加工技术，它利用激光束对材料表面进行快速加热和冷却，从而实现材料硬化和强化的目的。
下面是一些激光淬火的技巧：
1. 选择合适的激光参数：激光淬火的参数包括激光功率、脉冲宽度、激光束直径等，这些参数要根据材料的热处理要求进行合理选择，以确保淬火效果和工艺稳定性。
2. 控制淬火过程：淬火过程中要控制激光束对材料表面的照射时间和温度分布，避免出现过热或过冷的情况，以确保淬火效果良好。
3. 保持材料表面清洁：在淬火前要保持材料表面的清洁，避免油污和杂质对淬火效果的影响。
4. 适当的预热和后续处理：对于一些特殊材料或淬火要求较高的零件，可以进行适当的预热或后续处理，以提高淬火效果和材料性能。
5. 定期维护设备：激光淬火设备需要定期进行维护和保养，保持设备稳定性和精度，确保淬火工艺的稳定性和可靠性。
总之，激光淬火技术需要综合考虑材料特性、加工要求和设备性能等因素，通过合理的激光参数选择和精细的淬火控制，才能实现材料的有效强化和提高零件的
使用寿命。
激光淬火工艺
激光淬火工艺
激光淬火是一种用激光能量淬火处理金属表面的工艺。
激光淬火的特点在于可以很快的对金属的表面进行热处理，具有热效率高、加工精度高、要求低、操作简便以及热损伤小等特点，因此被广泛应用于各行业中。
激光淬火工艺大致可分为淬火前处理、淬火主处理和淬火后处理三个环节。
淬火前处理主要包括清洗和准备工作，清洗目的是为了清除表面的油、污垢、表面隆起的金属锈蚀物等，使淬火表面清洁，准备工作主要是确定淬火温度和时间等。
淬火主处理是核心环节，采用激光照射方式，迅速加热淬火表面，只需极短的瞬间，使其表面材料成为晶粒较小、析出物少、残余应力较小的可控状态，从而达到淬火效果。
淬火后处理主要目的是恢复淬火表面的黑色及润滑性，改善表面硬度。
激光淬火特点
激光淬火特点
1. 激光淬火速度超快呀！就像闪电一样迅速，你看在汽车零部件的加工上，一下子就能让它们变得更耐磨，这多厉害啊！
2. 激光淬火精度那叫一个高啊！简直就像是能精确打击的导弹，在复杂的模具上能精准地进行处理，这效果多牛啊！
3. 激光淬火变形小哦，可不像其他工艺那样容易把东西弄变形。
就好比轻轻地给工件做个强化护理，效果好还不捣乱呢！
4. 激光淬火能处理各种形状工件，这多神奇呀！不管是奇形怪状的还是常规的，它都能搞定，真的好强大！
5. 激光淬火后的硬度那是杠杠的！就像给工件穿上了坚固的铠甲，面对各种磨损都不怕，是不是超厉害？
6. 激光淬火的适应性超强啊！不管在什么环境下，它都能发挥出色，简直就是个万能小能手，哇塞！
7. 激光淬火的热影响区小极了，就像只在局部施展魔法一样，不会对周边造成大影响，这多巧妙！
8. 激光淬火真的是非常优秀啊！在这么多方面都有卓越表现，怪不得越来越多的领域都在使用它呢！
我觉得激光淬火特点鲜明，优势突出，在现代工业中有着极其重要的地位呀！。
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某传动设备有限公司齿轮齿根激光淬火
技术方案
齿轮齿根激光淬火技术方案
一、待处理工件情况
某传动设备有限公司是一家研发、生产及维修机械及传动装置的公司，其公司现有两个内齿轮经过感应加热淬火处理，但齿根部分淬火程度不够，强度不够，需进行二次激光淬火进行性能强化，齿轮如下图所示：
二、淬火要求
1、对齿轮的齿根进行淬火，淬火不影响齿根以外的其它部位；
2、淬火深度在1mm左右；
三、激光淬火可行性分析
1、采用激光熔覆手段修复工艺可行性分析：
1）激光淬火能量密度集中，淬火深度大，总热输入量小，淬火后基本不会造成待修复件基体变形；
2）激光淬火相比传统方式，同样可以获得性能优良的淬火结果，下图是我司激光淬火处理后45钢轴类件的金相图片和硬度。
未淬火的基材组织主要是有珠光体+铁素体，硬度较低，而淬火后的组织主要有马氏体和参与奥氏体组成，硬度有了很大提高。
从表1可以看出未淬火的45钢硬度为HV250左右，而经过激光淬火后，硬度提高到HV760左右。
足以说明激光淬火的有效性。
图3-未淬火基材的金相组织图4-淬火后的金相组织
表1 45钢试样测试的硬度值
3）我司拥有随行打磨机器人进行自动打磨，并与多家大型机加企业有长期合作关系，可以满足该件的表面机加处理。
2、我公司技术条件
1）我公司团队在铁基、钴基、镍基等材料的激光熔覆中大量技术积累，并拥有多种成熟的激光熔覆工艺，以及进行金属材料激光淬火的技术条件；
2）我公司从低功率1KW到高功率10KW激光器熔覆系统共四套可以满足不同零件尺寸的修复需求；成套的现场修复系统包括：激光器、高精度6轴工业机器人、送粉器、水冷机、控制软件系统、其它配件备件。
经初步研究评估采用4KW熔覆设备可以满足修复。
托轮现场修复
图8-送粉3d打印成形图9-精细熔覆效果图10-快速熔覆效果3）我公司有丰富的厂内及现场修复经验，并有许多成功案例，涵盖航天、铁路、石油化工、水泥等行业，且受到客户的一致好评。
3、本项目技术评估
本项目中涉及的齿轮是42CrMo钢，是一种常用的轴类、齿轮类高强度钢，具有较好的淬透性，且对于齿轮齿根不易淬透的产品，很适合用激光淬火的方式进行局部处理。
根据之前我司的45钢激光淬火处理结果来看，本项目具有较好的可行性。
四、修复技术路线
1）现场检测：采用现场无损检测手段(着色检测)确定基材近表层是否存在的缺陷； 2）表面预处理：用丙酮冲洗去除检测液、油污、杂物，防止基材不干净导致裂纹、未淬透等问题。
3）设备安装调试、激光淬火：
A 、设备安装对环境要求：380V 工业电、环境湿度小于80%；
B 、将表面处理过的试验件按照设计好的淬火工艺进行淬火处理，切块，制作金相试样，观察其金相组织是否发生转变，测试硬度值，直至达到要求，确认淬火工艺；
C 、根据齿轮待淬火区域形状，规划淬火路径，编写程序；
D 、将齿轮表面处理干净，按照确认合理的淬火工艺对产品进行淬火处理。
4）检测和交付：检测尺寸和缺陷，通过无损检测手段进行探伤确保淬火后无裂纹等缺陷，对淬火后的尺寸进行检测，检测合格后，交付给客户。
检测评估
表面预处理 激光淬火
实时监控
测量
机器人执行 清洗
无损检测
基材成分测定
淬火工艺设计
工艺调试及试验件检测
五、客户收益
采用激光淬火技术对齿轮的齿根进行处理，可以有效解决传统淬火时齿轮齿根淬不透的问题，提升齿根的强度和硬度，改善其在使用中性能，避免断齿的现象，提高齿轮的使用寿命，从而达到节约时间和经济成本的效果。