激光表面淬火的应用领域

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工业激光淬火知识

工业激光淬火知识激光淬火是一种应用激光技术进行材料表面淬火处理的工艺。

它通过激光束的高能量浓缩作用，将材料表面迅速加热至临界温度以上，然后通过快速冷却，使材料表面形成高硬度的淬硬层，从而提高材料的硬度、耐磨性和耐腐蚀性能。

激光淬火相比传统淬火技术具有许多优势。

首先，激光淬火的加热速度非常快，通常在毫秒级别。

这种快速加热可以减少热量在材料内部的传导，从而减少了变形和应力的产生，有效地避免了裂纹和变形等缺陷。

其次，激光淬火能够实现局部淬火，只对需要处理的部分进行加热，避免了对整个零件进行加热的浪费。

此外，激光淬火还可以实现在线自动化生产，提高生产效率和产品质量。

激光淬火的应用范围非常广泛。

首先，它可以用于各种金属材料的淬火处理，包括钢、铝、铜等。

这些材料经过激光淬火后，可以大大提高其硬度和耐磨性，延长使用寿命。

其次，激光淬火还可以用于各种工件的表面改性，例如汽车发动机缸体、航空发动机叶片等。

通过激光淬火，可以在工件表面形成坚硬的淬硬层，提高其抗疲劳性和耐磨性。

激光淬火的工艺参数对于淬火效果至关重要。

首先是激光功率的选择。

激光功率过低会导致加热速度过慢，淬硬层的厚度不够，影响硬度的提高；而激光功率过高则会导致加热速度过快，容易产生裂纹和变形。

其次是激光束的聚焦方式和聚焦深度。

不同材料的淬火效果会受到激光束聚焦深度的影响，需要根据具体材料的特性来选择合适的聚焦方式和深度。

此外，激光淬火还需要考虑淬火介质的选择和冷却速度的控制，以确保淬硬层的形成和稳定性。

激光淬火技术在工业领域的应用不断扩大。

它不仅可以提高材料的硬度和耐磨性，还可以改善材料的表面质量和功能。

例如，通过激光淬火可以实现零件的表面增韧，提高其抗冲击性和抗疲劳性；还可以实现零件的表面改色，增加其美观性和附加值。

此外，激光淬火还可以用于微细零件的淬火处理，如微型齿轮、微型弹簧等。

工业激光淬火是一种高效、精准的表面处理技术，具有广泛的应用前景。

随着激光技术的不断发展和创新，相信激光淬火技术将在未来的工业生产中发挥越来越重要的作用，为各行各业提供更加优质和可靠的产品。

表面淬火定义

表面淬火定义表面淬火是一种金属材料处理技术，旨在提高金属材料的硬度和耐磨性。

在表面淬火过程中，金属材料的表面被快速加热到高温，然后迅速冷却，使其细化晶粒并形成马氏体组织，从而获得优异的机械性能。

表面淬火是一种常用的金属材料处理方法，广泛应用于机械制造、汽车制造、航空航天等领域。

通过表面淬火处理，可以显著提高金属材料的硬度和耐磨性，增加其使用寿命和耐久性。

同时，表面淬火还可以改善金属材料的表面质量，提高其抗腐蚀性能，增强其抗拉强度和抗压强度。

表面淬火的基本原理是利用金属材料的相变规律。

当金属材料被加热到一定温度时，其晶体结构会发生变化，从而产生新的组织结构。

在表面淬火过程中，金属材料的表面被加热到临界温度以上，使其达到奥氏体相区，然后迅速冷却，使其迅速转变为马氏体组织。

马氏体组织具有高硬度和优异的耐磨性，可以显著提高金属材料的机械性能。

表面淬火可以采用多种方法进行，常见的方法包括火焰淬火、电火花淬火、激光淬火等。

不同的淬火方法适用于不同的金属材料和工件形状。

火焰淬火是一种较常用的表面淬火方法，它通过将金属材料的表面加热到高温并迅速冷却，使其形成马氏体组织。

电火花淬火利用电火花放电的高温和高能量特性，将金属材料的表面加热到临界温度以上，并通过迅速冷却形成马氏体组织。

激光淬火则利用激光的高能量和高密度特性，将金属材料的表面加热到临界温度以上，并通过迅速冷却形成马氏体组织。

表面淬火不仅可以提高金属材料的硬度和耐磨性，还可以改善其表面质量。

在表面淬火过程中，金属材料的表面会发生相变，原有的晶粒会细化并形成马氏体组织。

这种细化的晶粒结构可以显著提高金属材料的表面质量，使其更加光滑、均匀，减少表面缺陷和气孔的产生。

同时，表面淬火还可以提高金属材料的抗腐蚀性能，使其更加耐腐蚀和耐磨损。

表面淬火是一种有效的金属材料处理方法，可以显著提高金属材料的硬度和耐磨性，改善其表面质量，增强其机械性能和抗腐蚀性能。

在工业生产中，表面淬火被广泛应用于各个领域，为产品的质量和性能提供了有力支撑。

激光淬火技术

第一章绪论自从光之骄子——Laser问世以来，激光技术作为一门举世瞩目的高新技术，几乎在各行业都获得了重要的应用。

目前正处于激光开始向传统制造技术中的许多工艺过程积极渗透的阶段，在这之前的传统加工工艺贯穿着整个加工制造行业，激光加工技术的出现必将引起加工制造行业新的变革。

激光加工技术被誉为“未来制造系统的共同加工手段”，将成为21世纪世界工业中的骨干产业之一。

激光加工技术具有效率高、质量优、清洁环保、加工范围广等到特点，解决了传统加工中许多无法解决的问题。

有人预测，激光加工和激光先进制造技术将引起一次新的工业革命。

激光加工代表当前先进制造业的发展方向，各发达国家和先进的发展中国家都把激光加工技术作为提高生产效率和提升其国际竞争力的重要手段。

激光加工技术是利用激光束高度集中的能量，按所需的位置和时间，以预定的量值，准确地投射到材料表面上，通过与材料的能量传递，使材料表面瞬间获得很高的能量以改变其状态，从而实现材料加工的目的。

材料的激光加工主要包括激光表面淬火(laser surface hardening)、激光表面合金化(laser surface alloying)、激光熔覆(laser cladding)、激光焊接(laser welding)、激光切割(laser cutting)及激光钻孔(laser drilling)等。

使用不同的加工方法可以实现不同的加工目的，关键在于激光的能量及其与材料的相互作用特点。

激光表面热处理技术是激光加工技术中的一个重要方面，利用高功率密度激光束对金属零件表面进行处理，可对材料实现表面淬火、表面重熔、表面熔覆以及表面合金化等表面改性的目的。

激光表面处理能够通过激光淬火及表面重熔工艺来改变基体表层材料的微观结构，还可以通过激光熔覆、气相沉积和合金化等处理方法同时改变表层的化学成份和微观结构。

激光表面淬火是现有激光表面处理技术中最早研究和应用最多的方法之一。

近年来激光表面热处理技术不仅在研究和开发方面得到迅速发展，而且在工业应用方面也取得了长足的进步，成为表面工程中的一个十分活跃的新兴领域。

激光表面淬火的应用

激光表面淬火在模具制造业中的应用
3、经激光热处理的 GCr15,轴承钢中的位错密度很高 ,而在残留奥氏体中也有同样的位错密度,因此,激光淬火能获得超高硬度。
4、对W18Cr4V高速钢进行激光表面淬火,相变硬化层的硬度峰值为HV946,红硬性比常规淬火高出 80度,经640度回火后硬度峰值达 HV1003，耐磨性比常规热处理
激光表面淬火的应用 5
应用案例
1）发动机缸体（缸套）表面淬火，热轧钢板剪切机刃口淬火，与可使缸体耐磨性提高同等未处理的刃口相比寿命提高一倍左右； 2）钢坯切割锯片齿部淬火，65Mn材料表面硬度达50HRC；
激光表面淬火的应用 5
应用案例
3）机床导轨淬火，大幅度提高表面硬度和耐磨性； 4）齿轮齿面淬火，提高接触疲劳强度及耐磨性； 5）发动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火； 6）各种刀具刃口激光淬火。
激光表面淬火在模具制造业中的应用
激光表面热处理是一种周期短，无污染，无噪声的绿色热处理工艺，为提高模具使用寿命创造了有利条件，并取得了较为可观的经济效益。 1）10钢激光淬火，其表面硬度大幅度提高，可以达到HV700，而常规
淬火的低碳马氏体硬度只有380HV；
2）对Cr12模具钢进行激光淬火，晶粒明显细化，经金相分析，该材料原始组织的晶粒度为12级，而经激光淬火硬化后为15级；
提高1～2.8倍，刀具的切削性能提高2倍以上。
课程小结
1.激光表面淬火的优势。 2.激光表面淬火的应用很广泛。
作业布置
1、激光表面淬火有什么优势？作业 2、简述激光表面淬火的应用。
感谢您的观看！
大型齿轮的激光表面淬火
1
激光表面淬火的应用 2
激光表面淬火特别适合高精度要求零件的表面热处理。

激光表面处理技术

( 2) 激光淬火处理后的工件表面硬度高, 通常比
常规淬火硬度高5%~20%, 可获得极细的硬化层组织。
( 3) 由于激光加热速度快, 因而热影响区小, 淬火应力及变形小。一股认为激光淬火处理几乎不产生变形, 而且相变硬化可以使表面产生大于4 000 MPa 的压应力, 有助于提高零件的疲劳强度; 但厚度小于5mm 的零件其变形仍不可忽视。
激光表面熔敷
激光表面熔敷技术是在激光束作用下将合金粉末或陶瓷粉末与基体表面迅速加热并熔化, 光束移开后自激冷却的一种表面强化方法。
激光表面熔敷特点
( 1) 冷却速度快(高达106 K/s)，组织具有快速
凝固的典型特征； ( 2) 热输入和畸变较小，涂层稀释率低(一
般小于5%)，与基体呈冶金结合；
激光表面处理技术优点
( 5) 通常只能处理一些薄板金属，不适宜处理较厚的板材；
( 6) 由于激光对人眼的伤害性影响工作人员的安全，因此要致力于发展安全设施。
激光表面处理技术
美国正在研究用激光淬火处理飞机的重载齿轮，以取代渗碳淬火的化学热处理工艺。
----直升飞机辅助动力装置的行星齿轮 ----飞机主传动装置的传动齿轮用激光硬化的飞机重载齿轮，不需要最后研磨，大大降低了生产成本，提高生产率。 ----采用激光硬化飞机发动机气缸内壁，比氮化处理快14倍，且所得到的硬化层比经过 10～20h氮化处理的硬化层还厚，质量优良，几乎无变形。
下优点:
激光表面处理技术优点
( 1) 能量传递方便，可以对被处理工件表面有选择的局部强化；
( 2) 能量作用集中，加工时间短，热影响区小，激光处理后，工件变形小；
激光表面处理技术优点
( 3) 处理表面形状复杂的工件，而且容易实现自动化生产线；

球墨铸铁QT600--3表面激光多道淬火工艺的研究

学校代号：１０５３２学号：￥１１０２Ｗ２４４密级：公开湖南大学工程硕士学位论文球墨铸铁ＱＴ６００．３表面激光多道淬火工艺的研究导师姓名及职称：刘继常教授桂林高级工程师论文提交日期：２０１３年５月２０日ＳｔｕｄｙｏｎｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓｅｓｏｆｍｕｌｔｉｃｈａｎｎｅｌｌａｓｅｒｓｕｒｆａｃｅｑｕｅｎｃｈｉｎｇｏｆｄｕｃｔｉｌｅｃａｓｔｉｒｏｎＱＴ６００－３ｂｙＬＵＯＤａｎＢ．Ｅ．（ｎｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＡｒｔａｎｄＳｃｉｅｎｃｅ）２０１１ＡｔｈｅｓｉｓｓｕｂｍｉｔｔｅｄｉｎｐａｒｔｉａｌｓａｔｉｓｆａｃｔｉｏｎｏｆｔｈｅＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｆｏｒｔｈｅｄｅｇｒｅｅｏｆＭａｓｔｅｒｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｅｈｉｃｌｅＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｉｎｔｈｅＧｒａｄｕａｔｅＳｃｈｏｏｌｏｆＨｕｎａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＳｕｐｅｒｖｉｓｏｒＰｒｏｆｅｓｓｏｒＬＩＵＪｉｃｈａｎｇＳｅｎｉｏｒＥｎｇｉｎｅｅｒＧＵＩＬｉｎＭａｙ，２０１３湖南大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。

除了文中特别加以标注引用的内容外，本文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。

对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。

本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。

…名：产日期：邳年６月６日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。

本人授权湖南大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。

本学位论文属于１、保密口，在一年解密后适用本授权书。

２、不保密团。

（请在以上相应方框内打“√”）日期：Ｚｏｆ乡年６月６日作者签名：日期：加侈年６月６日导师签名：球墨铸铁ＱＴ６００·３表面激光多道淬火工艺的研究摘要球墨铸铁材料因其较高的强度、良好的塑性和韧性，以及便于生产，成本比钢低廉等优良的性能而被广泛应用在工业生产中的各个领域。

激光表面强化

激光表面强化技术的应用实例以及特点
4.激光表面熔覆
4.1 简介：在基体材料表面添加熔覆材料(采用预置法或同步法)，利用高能密度的激光束使之与基体表面薄层一起熔凝，在基材表面形成与其呈冶金结合的添料熔覆层。
激光表面强化技术的应用实例以及特点
4.2 实例： 4.2.1 矿用108 t自卸车发动机凸轮轴的修复，熔覆材料 Ni基自熔合金。 4.2.2 矿用渣浆泵平衡盘：受矿井水的腐蚀和水中煤粒的冲蚀磨损的交互作用，一般采用合金钢或合金铸铁，使用寿命很低，后改为火焰喷焊镍基合金，零件使用寿命有所提高，但工艺操作复杂，合金粉末消耗多，工件变形大，涂层缺陷多，零件加工量大。采用45钢激光熔覆Ni60和Ni60涂层，经煤矿现场使用，使用寿命比火焰喷焊镍基合金涂层提高50％以上，而且质量好，效益高。 4.3 特点：熔覆层与基体呈冶金结合；对基材的热影响区小，变形小；基材的稀释程度低(一般为2％～8％)。
激光表面强化技术的分类
激光表面强化技术的分类
激光表面强化技术的应用实例以及特点
1.激光表面相变硬化(激光淬火)
1.1 简介：激光淬火是金属材料在固态下经受激光辐照，表面被迅速加热到奥氏体化温度以上，并在激光停止辐射后快速自淬火得到马氏体组织的一种工艺方法。 1.2 实例： 1.2.1邮票打孔器激光淬火：对打孔器孔模周围孔刃进行激光表面淬火后，硬度由18HRC提高到70HRC 1.2.2汽车转向器壳体：美国通用汽车公司萨基诺 (Saginaw)转向器分厂(1974年)首先将激光淬火应用于工业大批量生产，在可锻铸铁壳体内表面磨损最严重的部分处理了5 条宽1．5～2．5mln，深0．25～0．35mln的硬化带，硬度64 HRC，使用寿命提高10倍 1.3 特点：激光淬火试样的耐磨性比淬火+低温回火试样提高50％左右，比淬火+高温回火试样提高15倍左右。

表面淬火概念

表面淬火概念
表面淬火是一种热处理工艺，用于改善材料表面的硬度和耐磨性，同时保持内部的韧性和强度。

它主要适用于金属材料，如钢和铁。

表面淬火的过程涉及将材料加热到足够高的温度，然后迅速冷却，以产生所需的组织和性能变化。

与传统的整体淬火相比，表面淬火仅对材料表面进行处理，因此能够改善表面的性能而不会对整体结构产生太大的影响。

在表面淬火过程中，常用的方法包括火焰淬火、电火花淬火、激光淬火和电子束淬火等。

这些方法都会在材料表面形成高温区域，并通过迅速冷却使表面发生相变，从而获得较高的硬度。

表面淬火可以增加材料表面的耐磨性、抗腐蚀性和抗疲劳性能。

它常用于制造工业中需要经受高应力和摩擦的部件，如齿轮、刀具、轴承等。

通过表面淬火，这些部件的使用寿命可以得到显著延长。

需要注意的是，表面淬火过程需要严格控制温度和冷却速度，以确保达到所需的材料性能。

不正确的淬火过程可能导致材料变形、裂纹和不均匀的硬度分布。

因此，在进行表面淬火之前，应仔细研究材料的性质和淬火工艺，以确保最佳的处理效果。

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。

激光热处理

激光热处理技术一激光热处理技术的概念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。

二激光热处理技术的原理激光热处理是一种表面热处理技术。

即利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。

强激光照射金属表面时，若克服高反射，大部分透入金属表面被吸收。

激发态的电子与晶格或其它电子碰撞，将金属表面局部的热量迅速向内部传递，形成极高的冷却速度，使其表面硬化。

利用激光加热金属材料表面实现表面热处理。

激光加热具有极高的功率密度，即激光的照射区域的单位面积上集中极高的功率。

由于功率密度极高，工件传导散热无法及时将热量传走，结果使得工件被激光照射区迅速升温到奥氏体化温度实现快速加热。

当激光加热结束，因为快速加热时工件基体大体积中仍保持较低的温度，被加热区域可以通过工件本身的热传导迅速冷却，从而实现淬火等热处理效果。

三激光热处理技术的特点激光具有单色性、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。

激光淬火用途

激光淬火用途
激光淬火啊，这可是个很了不起的技术呢！你知道吗，它在好多领域都有着超级重要的用途。

先来说说在工业制造方面吧。

就好比我们日常用的汽车，那里面的很多零部件都可以用激光淬火来处理呀。

它能让这些零部件变得更加坚硬、耐磨，就像是给它们穿上了一层坚固的铠甲，让汽车能更长久地运行，这多厉害呀！还有那些大型的机械装备，经过激光淬火后，使用寿命能大大延长，这可给企业节省了不少成本呢，难道不是吗？
再想想我们生活中的一些小工具，比如刀具。

经过激光淬火的刀具，那可真是锋利无比呀，切东西就跟切豆腐一样轻松。

这就好像一个原本普通的战士，经过了特殊的训练，一下子就变得超级厉害，能轻松应对各种挑战啦。

在模具制造领域，激光淬火也是大显身手呢。

它能让模具的表面硬度提高很多，这样在生产过程中就不容易磨损和变形啦。

这就像是给模具打造了一个坚强的外壳，让它能经受住各种压力和考验。

而且哦，激光淬火还特别精准呢。

它可以只对需要处理的部位进行淬火，而不会影响到其他地方。

这就好像是一个神枪手，能准确地击中目标，而不会伤到周围的无辜。

另外，它还很环保呀，不会产生很多污染。

和一些传统的淬火方法相比，这可是一个很大的优势呢。

总之，激光淬火的用途真的是太广泛啦！它在各个领域都发挥着重要的作用，让我们的生活变得更加美好和便利。

它就像是一个默默无闻的英雄，在背后为我们的生活保驾护航呢！我觉得激光淬火真的是一项非常了不起的技术，值得我们好好去了解和探索呀！。

表面热处理的方法

表面热处理的方法
表面热处理是一种通过改变金属表面的组织和性能来改善材料性能的工艺。

以下是几种常见的表面热处理方法：
1. 淬火：将金属加热到一定温度，然后迅速冷却（通常是用水或油）。

这会使金属表面变硬，但内部仍然保持韧性。

2. 回火：在淬火后，将金属重新加热到较低温度，以减轻淬火过程中的应力并提高韧性。

回火可以调整金属的硬度和韧性，使其适应特定的应用需求。

3. 渗碳：将金属置于含碳介质中，使碳原子渗入表面。

这会提高金属表面的硬度和耐磨性。

4. 氮化：将金属暴露在氨气等含氮介质中，使氮原子渗入表面。

氮化处理可以提高金属的表面硬度、耐磨性和耐腐蚀性。

5. 表面淬火：通过感应加热或火焰加热等方法，仅对金属表面进行局部淬火。

这种方法可以在不改变整体材料性质的情况下，提高特定区域的硬度和耐磨性。

6. 激光淬火：使用激光束对金属表面进行快速加热和冷却，实现局部淬火。

激光淬火可以实现高精度的加热控制，适用于特定形状和尺寸的零件。

这些表面热处理方法可以根据不同的材料和应用需求进行选择和组合。

它们可以改善金属材料的表面性能，如硬度、耐磨性、疲劳寿命和耐腐蚀性，从而延长零件的使用寿命并提高其性能。

热处理新技术简介

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（1）离子渗氮
离子渗氮是在低于一个大气压的渗氮气氛中利用工件（阴极）和阳极之间产生的辉光放电进行渗氮的工艺。离子渗氮常在真空炉内进行，通入氨气或氮、氢混合气体，炉压在133～1 066 Pa。接通电源，在阴极（工件）和阳极（真空器）间施加400～700 V直流电压，使炉内气体放电，在工件周围产生辉光放电现象，并使电离后的氮正离子高速冲击工件表面，获得电子还原成氮原子而渗入工件表面，并向内部扩散形成氮化层。
电子束加热工件时，表面温度和淬硬深度取决于电子束的能量大小和轰击时间。试验表明，功率密度越大，淬硬深度越深，但轰击时间过长会影响自激冷作用。
电子束热处理的应用与激光热处理相似，其加热效率比激光高，但电子束热处理需要在真空下进行，可控制性也差，而且要注意X射线的防护。
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3）离子热处理
离子热处理是利用低真空中稀薄气体辉光放电产生的等离子体轰击工件表面，使工件表面成分、组织和性能改变的热处理工艺。离子热处理主要包括离子渗氮和离子渗碳等工艺。
可以在零件选定表面局部加热，解决拐角、沟槽、盲孔底部、深孔内壁等一般热处理工艺难以解决的强化问题。
生产效率高，易实现自动化，无需冷却介质，对环境无污染。
度为0.25～0.35 mm，表面硬度为64 HRC的四条淬火带。处理后使用寿命提高10倍，而费用仅为高频感应加热淬火和渗氮处理的 1 。
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4 高能束表面改性热处理
高能束表面改性热处理是利用激光、电子束、等离子弧等高功率、高能量密度能源加热工件的热处理工艺的总称。
1）激光热处理
激光热处理是利用激光器发射的高能激光束扫描工件表面，使表面迅速加热到高温，以达到改变局部表层组织和性能的热处理工艺。目前工业用激光器大多是二氧化碳激光器。

用激光表面淬火提高压缩机活塞杆耐磨性能

剂中浸泡，软质工具清除盘面的油焦，用不可敲打和撬压盘面的叶片导风槽，如果导风槽变形，就会改变助燃风的角度和火焰形
状。Ｗ１． — ３２Ｏ１８
置自动控制系统。对于额定功率＞６ｋ的燃烧器， ‘ ８０Ｗ在启动条件验证 ’ 程序中，应包括对主燃气控制阀的自动检漏程序；对无
关键词表面预处理
中图分类号
引言
工艺参数
Ｖ６．２１８
一
、
兰州石化公司炼油厂生产装置现用的压缩机活塞杆材料以４、Ｃ１、０ｒ５钢３ｒ３４Ｃ材料居多，为了提高活塞杆的耐磨损能力，延长使用寿命，通常的表面强化处理方法是渗碳、表面氮化及高频淬火等。这些处理方法，易使活塞杆产生较大变形且硬化不均的现象。激光淬火热处理方法不仅可以改变基体表层材料的微观结构，还可通过渗碳、渗氮、离子注入、激光熔覆以及合金化等方法，改变基体表层的化学成分和微观结构。其中，激光淬火是现有各种激光表面处理技术中研究和应用最多的方
用激光表面淬火提缩机活塞杆耐磨性能高压
安代明
摘要压缩机活塞杆激光淬火工艺机理和表面预处理方法。通过对压缩机活塞杆激光淬火试验，分析淬火层硬度及厚度变化激光淬火强化
文献标识码
发现硬化层在深度方向的硬度几乎无梯度变化，对提高活塞杆等轴类零件的耐磨性极为有利。
辅助点火燃料喷嘴的燃烧器，不设置 ‘ 建立点火火焰 ’ 程序。” ３定期进行全自动燃烧机专业调节．
一
作者通联：中石化管道储运分公司洪荆输油处

激光技术在制造业的应用

激光技术在制造业的应用激光作为一种高精度的加工工具，在制造业中越来越被广泛应用。

激光加工技术可以实现对各种材料的高精度切割、钻孔、焊接、打标等操作，且精度高、效率快、操作准确性高，逐渐取代了传统的机械加工方式。

在制造业中，激光技术应用领域非常广泛，接下来介绍几个典型的应用领域。

一、激光打标激光打标是利用激光束直接在工件表面上进行加工，形成符合工件标记的图形、文字等。

激光打标已被广泛应用于电子、机械、五金、仪器仪表、医疗器械、食品包装等多种行业。

在电子行业中，激光标记可以对产品进行全面的防伪码、二维码、条形码等信息打标，以保证产品在生产流程中过程跟踪的可靠性和准确性。

在机械行业中，激光打标可以实现对各种材质的铭牌、标志、UID码等信息的打印，以保证产品的品质控制。

二、激光切割激光切割技术利用高密度能量激光束的超强烧蚀和溶解作用，直接将材料切割成所需形状，因其可实现高精度、高效率、无接触等特点，应用于航空、军工、汽车、电子、建筑、家具等多个制造业领域。

在航空制造业中，激光切割技术被广泛应用于飞机的废料回收、零部件修整以及高强度合金材料加工等方面。

在汽车制造业中，激光切割技术可以对汽车主体、车门、顶盖等各种形状进行切割并进行加工处理，提高了汽车的质量和生产效率。

三、激光焊接激光焊接技术是一种高强度、高精度、高速度的新型焊接技术，其特点是焊接速度快、变形小、气溶胶少、无污染等。

激光焊接技术已广泛应用于汽车、电子、通信、航空、兵器等领域。

在汽车制造业中，激光焊接技术可实现车身、车门、车梁等部件的高效、高精度的焊接，该技术的应用严格保证了汽车生产的高质量和稳定性；在电子行业中，激光焊接技术逐渐取代传统的手工焊接和波峰焊，可快速焊接各种电子元器件、光电器件、LED 灯等。

四、激光热处理激光热处理又称为激光热处理技术，它是一种利用激光辐照材料表面区域，促使其局部区域发生显著性能改变的材料加工技术。

应用于航空、汽车、电子、新材料等多个制造业领域。

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。

模具钢718激光淬火的工艺参数研究

模具钢718激光淬火的工艺参数研究模具钢718是一种高强度、耐高温、耐磨损的材料，广泛应用于航空、航天、汽车、电力等领域。

针对模具钢718的特点，激光淬火是一种高效、精准的表面处理技术，能够达到强化材料表面、提升材料性能的目的。

本文就模具钢718激光淬火的工艺参数进行研究，并分步骤进行阐述。

一、工艺参数选择在模具钢718激光淬火的工艺参数选择过程中，需要考虑多个因素，包括淬火功率、扫描速度、光斑直径、扫描线距离等。

这些参数的选择与材料的性能、形状尺寸、淬火深度等有直接关系。

基于试验研究及经验总结，在进行模具钢718激光淬火时，一般选择功率在350~450W，扫描速度在500~700mm/s，光斑直径在0.8~1.2mm，扫描线距离在0.2~0.3mm的参数。

二、模具钢718激光淬火过程模具钢718激光淬火的工艺流程可分为四个步骤：预热、定位、扫描和淬火。

预热是为了调整材料温度，使其与淬火温度相接近，预防材料热冲击，定位是为了确定淬火位置，扫描是为了让激光扫过整个淬火表面，淬火则是让材料表面快速冷却，使其达到强化效果。

三、实验结果分析对于模具钢718激光淬火的工艺参数选择及过程进行实验，结果表明：在所采用的工艺参数下，能够获得较好的淬火效果，表面硬度提高了60%以上，表面淬火层的深度在0.4~0.6mm之间。

此外，与传统的淬火工艺相比，激光淬火具有工艺简单、速度快、效果好的优点。

四、结论本文围绕模具钢718激光淬火的工艺参数研究进行了分析，得出了适合该材料的淬火工艺参数和过程。

实验结果表明：模具钢718加工后采用激光淬火的效果显著，表面硬度提高较大，表面淬火层深度可达0.4~0.6mm。

因此，在模具钢718的加工中应该适时采用激光淬火技术，以提升产品的使用寿命。

激光表面强化与热处理的应用讲解

激光表面强化与热处理的应用激光表面强化与热处理技术是近20年来发展起来的一种新型材料表面处理技术。

激光表面强化技术的原理是利用激光穿透能力极强的特点，当把金属表面加热到仅低于熔点的临界转变温度时，其表面迅速奥氏体化，然后急速自冷淬火，金属表面迅速被强化。

激光表面强化与热处理可以分为3类：一是激光照射时金属不熔化，只是组织发生变化，这类工艺主要为激光相变硬化(激光淬火)；二是激光照射时金属熔化，冷却后组织发生变化或加入其他元素改善表面性质，包括激光熔凝、激光合金化、激光非晶化和微晶化等；三是激光照射时金属表面发生汽化，从而发生组织变化，这类工艺主要为激光冲击硬化。

上述各种激光热处理工艺共同的理论基础是激光与物质的相互作用规律及其金属学行为。

激光热处理是传统热处理技术的发展和补充，它可以解决其它表面处理方法无法解决或不好解决的材料强化问题。

经过激光处理后，铸层表层强度可达HRC60以上，中碳、高碳钢以及合金钢的表层硬度可达HRC70以上，从而提高其抗磨损、抗疲劳、耐腐蚀和防氧化等性能，延长其使用寿命。

激光热处理在汽车行业应用极为广泛，在许多车关键件上(如缸体．缸套、曲轴、凸轮轴、排气阀、阀座或活塞环等)几乎都可以采HJ激光热处理。

同样，农用机车也应该广泛使用。

在农业生产中，机器的工作条件是多种多样的，有些机器(犁、中耕机、播种机和收割机)直接在磨料介质中工作，使许多零件磨损很快。

另一方面，为了获得足够的强度，机器的材料用量较大，不仅浪费材料，而且显得笨重。

对于此类零件，激光硬化处理后的硬度比常规淬火硬度高5%一20%，激光合金化可以根据要求选择加入新材料，形成以基材为基础的新合金层，以获得满意的性能。

此外，由于处理后性能的提高，可以选用低性能的基材，从而减少了基材的质量。

激光淬火技术提高金属表面属性

激光淬火概述激光淬火工艺是利用激光将材料表面加热到奥氏体相变点以上，伴随着材料自身冷却，奥氏体转变为马氏体，从而使材料表面硬化的淬火技术。

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。

相对于感应淬火、火焰淬火，渗碳淬火工艺，激光淬火淬硬层均匀，硬度更高（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，不需要像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，激光淬火工艺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，特别适合高精度要求的零件表面处理。

激光淬火设备采用iLAM-D-1004激光淬火成套设备进行实验，如图1所示。

图1 iLAM-D-1004激光淬火成套设备机器人6轴KUKA机器人激光器3000WLaserline半导体激光器激光淬火头光斑尺寸调节范围3.5mm*3.5mm-21mm*21mm系统配备双色红外测温仪900-1500℃闭环温控软件双色测温仪图2 淬火激光头分解图图2的第5部分为双色测温仪，Laser Line AutoZoom双向调节整形模块，其适用于中高功率工业应用的淬火头，可调整的且能量分布均匀的矩形光斑，可应用于各种尺寸的零件表面处理。

可变光斑镜组可通过对马达驱动对匀化过的方形光斑进行长度的调整。

内置的电机驱动可选择标准0-10V模拟量控制，供电需求：24V/3A；镜头可选配红外高温计，实现温度闭环控制。

可调光斑范围：图3 可调光斑范围图图4 温度闭环控制界面图温度闭环控制LASCON®是一款用于温控激光加工的激光控制器软件。

主要的应用包括激光焊接，激光淬火，微硬化和激光焊接（特别是塑料的激光焊接）以及任何导致工件温度升高的工艺，如感应加热。

LASCON®控制，优化和监督激光工艺。