激光热处理原理
数控机床主轴激光热处理工艺
04
激光热处理工艺的优化与改进
激光功率的优化
总结词
激光功率是影响激光热处理工艺效果的重要参数，优化激光功率可以提高处理效果和加 工质量。
详细描述
通过调整激光器的输出功率，可以改变材料表面的加热速度和温度分布，进而影响材料 的相变和热处理效果。优化激光功率可以获得更好的表面粗糙度、更小的热影响区和更
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激光热处理工艺的应用前景与 挑战
应用前景
高效能
适用性广
激光热处理工艺能够提高金属材料的 表面硬度和耐磨性，从而提高数控机 床主轴的使用寿命和加工精度，实现 高效能加工。
激光热处理工艺适用于各种金属材料 的表面处理，如钢铁、有色金属等， 具有广泛的适用性。
环保性
激光热处理工艺是一种非接触式的表 面处理技术，减少了传统热处理工艺 中的冷却剂和有害气体的排放，更加 环保。
控制冷却速度
根据工艺要求，控制冷却速度，以获得最佳的热处理效果。
后处理阶段
表面检查和处理
检查主轴表面质量，对表面进行抛光、打磨等处理，以提高表面光洁度和耐腐 蚀性。
性能检测
对热处理后的主轴进行性能检测，如硬度、耐磨性、抗疲劳性能等，以确保满 足工艺要求。
03
激光热处理对数控机床主轴性 能的影响
硬度提升
技术发展趋势
智能化
随着智能制造技术的不断发展， 激光热处理工艺将更加智能化， 实现自动化和智能化的生产和控
制。
高效化
提高激光热处理工艺的加工速度 和效率是未来的重要发展方向， 能够进一步提高数控机床主轴的
性能和使用寿命。
绿色化
环保意识的提高对激光热处理工 艺提出了更高的要求，未来将更 加注重减少有害物质和废弃物的
7.1激光热加工原理
(2) 材料的加热 ➢设入射激光束的光功率密度为qi，材料表面吸收的光功率密度为q0 ，则有
q0 Aqi qi 1 R ➢激光从表面入射到材料内部深度为处的光强 qz q0eaz
➢一般将激光在材料内的穿透深度定义为光强降至I0/e时的深度，因而穿透深 度为1/a
T 0, AP
r0t
7.1 激光热加工原理
(2) 材料的加热
如果光照时间为有限长(s)，考察点离开表面的距离(cm)也不为零，此时圆形激 光光斑中心轴线上考察点的温度为
Tz,t 2AP
r0 2
kt
t
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c
2
z kt
ierf c
z 2 r0 2
2 kt
进一步假设照射激光是高斯光束，且入射到表面上的光束有效半径为，则激光
7.1 激光热加工原理
(2) 材料的加热 ➢为了得到加热阶段的温度分布，必须求解热传导微分方程。对于各向同性的 均匀材料，激光加热的热传导偏微分方程的一般形式为
cl
T t
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如果光功率的损耗全部变成热量，则有
Qx, y, z,t qx, y, z,t
(4) 激光等离子体屏蔽现象 ➢激光作用于靶表面，引发蒸汽，蒸汽继续吸收激光能量，使温度升高，最后 在靶表面产生高温高密度的等离子体。等离子体迅速向外膨胀，在此过程中继 续吸收入射激光，阻止激光到达靶面，切断了激光与靶的能量耦合。 如图7-2所示，为等离子云变化的过程
图7-2 等离子云变化的过程
7.1 激光热加工原理
1.对激光与材料的相互作用过程的物理描述可以分为以下四个方面：
激光热处理
谢谢大家
4、加工柔性好，适用面广。利用灵活 的导光系统可随意将激光导向处理部分，从 而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等， 可进行选择性的局部处理。
对于大面积扫描，因激光光斑面积 小，必须采用多次搭接技术或大面积光 斑技术，散焦法、宽带法和转镜法。多 次搭接时因其每个相邻扫描带的接合处 存在一个区域。因此其显微硬度是波动 的，从金相上看搭接涂层在整体呈现一 种宏观的周期性性能变化。对大面积光 斑技术，当输出功率一定时，光斑面积 越大，功率密集越低，增大光束直径可 能消弱激光的高能密度和超快速加热优 势。
激光表面处理技术包括：激光相变技术、激光熔
覆技术、激光合金化技术、激光表面复合处理技 术
1、 激光表面淬火 （1）激光表面淬火的原理 应用激光将金属材料表面加热到相变点以上,随着 材料自身冷却,奥氏体转变成马氏体,使材料表面硬 化,同时硬化层内残留有相当大的压应力,从而增加 了表面的疲劳强度。利用这一特点对零件表面实 施激光淬火,则可以大大提高材料的耐磨性和抗疲 劳性能。
激光热处理技术与其它热处理如高频淬
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，仅改变被处理材 料表面的组织结构。处理后的改性层具有足够 的厚度，可根据需要调整深浅一般可达0.10.8mm 。
3、被处理件变形极小，由于激光功率 密度高，与零件的作用时间很短（10-2-10 秒），故零件的热变形区和整体变化都很小。 故适合于高精度零件处理，作为材料和零件 的最后处理工序。
三、激光热处理的应用
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，以及航天、航空等高科技产品。
1、汽车行业
激光热处理在汽车行业应用极为广泛， 在许多汽车关键件上，如：缸体、缸套、曲 轴等几乎都可以采用激光热处理。例如：美 国通用汽车公司用十几台千瓦级激光热处理 在汽车行业应用极为广泛，在许多汽车关键 件上，CO2激光器，对换向器壳内壁局部硬 化，日产3万套，提高工效四倍。
激光热处理PPT幻灯片
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对于大面积扫描，因激光光斑面积 小，必须采用多次搭接技术或大面积光 斑技术，散焦法、宽带法和转镜法。多 次搭接时因其每个相邻扫描带的接合处 存在一个区域。因此其显微硬度是波动 的，从金相上看搭接涂层在整体呈现一 种宏观的周期性性能变化。对大面积光 斑技术，当输出功率一定时，光斑面积 越大，功率密集越低，增大光束直径可 能消弱激光的高能密度和超快速加热优 势。
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谢谢大家
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ห้องสมุดไป่ตู้
三、激光热处理的应用
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、航空等高科技产品。
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1、汽车行业
激光热处理在汽车行业应用极为广泛， 在许多汽车关键件上，如：缸体、缸套、曲 轴等几乎都可以采用激光热处理。例如：美 国通用汽车公司用十几台千瓦级激光热处理 在汽车行业应用极为广泛，在许多汽车关键 件上，CO2激光器，对换向器壳内壁局部硬 化，日产3万套，提高工效四倍。
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2、大型机车制造业
激光热处理在大型机车制造业已被采用，
大大提高了机车寿命，主要是机车大型曲
轴的激光热处理和机车柴油机缸套和机车
主簧片的激光热处理。它们的模具制造工
艺复杂，精度要求高，形状各异，应用广
泛，但往往因模具的寿命短而加大了成本，
返修也很困难。用激光对模具表面进行热
处理，已逐渐被认识和被采用，可成倍的
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因此,可以减少后道工序(矫正或磨制)的 工作量,降低工件的制造成本。此外该工 艺为自冷却方式,无需淬火液,是一种清洁 卫生的热处理方法;而且便于用同一激光 加工系统实现复合加工。因此可直接将 激光淬火供需安排在生产线上,以实现自 动化生产。又由于该工艺为非接触式,因 此可用于窄小的沟槽和底面的表面淬火。
激光热处理对铜材料热导率和电阻率的影响研究
激光热处理对铜材料热导率和电阻率的影响研究引言：近年来，材料科学研究日益受到广泛关注，激光技术作为一种先进的材料加工手段，在材料科学领域也得到了广泛应用。
本文旨在研究激光热处理对铜材料热导率和电阻率的影响，并分析其机理，以期为激光技术在材料加工领域的进一步应用提供理论依据。
1. 激光热处理：原理与方法激光热处理是利用激光束对材料进行局部加热和再快速冷却的过程。
激光束的高能量密度可以使材料表面迅速升温到高温状态，而快速冷却有助于形成细小的晶粒和均匀的组织结构。
不同的激光参数（如功率密度、扫描速度等）对于热处理效果起着重要的影响。
2. 铜材料的热导率和电阻率特性铜是一种常见的导电材料，在许多工业领域都有广泛应用。
热导率和电阻率是铜材料的重要物理性质，对于其导热和导电能力具有决定性影响。
3. 激光热处理对铜材料热导率的影响研究发现，激光热处理能够显著改变铜材料的热导率。
一方面，激光热处理后的铜材料晶粒细化，晶界的存在增加了散射，导致热导率的降低。
另一方面，激光热处理还可以改变铜材料的晶体结构和晶粒取向，从而影响热子的运动方式，进一步降低热导率。
4. 激光热处理对铜材料电阻率的影响类似地，激光热处理也会对铜材料的电阻率产生影响。
晶界的存在增加了电子的散射，阻碍了电流的传导，导致电阻率的升高。
除此之外，激光热处理还会通过改变晶格缺陷和掺杂情况影响铜材料的电子结构，从而对电阻率产生影响。
5. 激光热处理对铜材料热导率和电阻率影响的机理激光热处理对铜材料热导率和电阻率的影响主要源于激光加工过程中的晶粒细化、晶界增加和晶格缺陷调控等因素。
这些因素共同作用下，导致了热导率和电阻率的变化。
6. 实验研究与结果分析为了验证激光热处理对铜材料热导率和电阻率的影响，我们进行了一系列实验。
通过改变激光参数（功率密度、激光脉冲宽度等），我们成功实现了对铜材料的热处理，并测量了处理后的热导率和电阻率。
结果表明，相较于未经处理的铜材料，经过激光热处理的铜材料热导率下降了20%，电阻率上升了15%。
7-1激光加工技术-激光热加工原理讲解
§
7 1 激 光 热 加 工 原 理 .
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7.1 激光热加工原理
第 七 章 激 光 加 工 技 术
(2) 材料的加热 如果光照时间为有限长(s)，考察点离开表面的距离(cm)也不为零，此时圆形激 光光斑中心轴线上考察点的温度为 2 2 z r 2 AP kt z 0 ierfc T z, t ierfc r0 2 t 2 kt 2 kt 进一步假设照射激光是高斯光束，且入射到表面上的光束有效半径为，则激光 光斑的功率密度可用离开中心的距离表示为 r2 q S r q S 0 exp 2 r 持续加热得到的光斑中心的温度最大值为
7.1 激光热加工原理
第 七 章 激 光 加 工 技 术
1.对激光与材料的相互作用过程的物理描述可以分为以下四个方面：
(1) 材料对激光的吸收 激光热加工时首先发生的是材料对激光能量的吸收。透入材料内部的光能主 要对材料起加热作用。 不同材料对不同波长激光吸收率不同。假设材料表面反射率为R，则吸收率为 A 1 R 当激光由空气垂直入射到平板材料上时，根据菲涅尔公式，反射率为
第 七 章 激 光 加 工 技 术
(4) 激光等离子体屏蔽现象 激光作用于靶表面，引发蒸汽，蒸汽继续吸收激光能量，使温度升高，最后 在靶表面产生高温高密度的等离子体。等离子体迅速向外膨胀，在此过程中继 续吸收入射激光，阻止激光到达靶面，切断了激光与靶的能量耦合。 如图7-2所示，为等离子云变化的过程
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T T T T t t z t z Qx, y, z, t t x x y y
如果光功率的损耗全部变成热量，则有
激光热处理对铝合金材料抗拉强度的改善研究
激光热处理对铝合金材料抗拉强度的改善研究引言：随着科学技术的不断发展，人们对材料性能的要求也日益增加。
铝合金作为一种重要的结构材料，具有良好的可塑性、导热性以及抗腐蚀性能，因此广泛应用于航空、汽车和电子等领域。
然而，铝合金在某些特定应用中，其抗拉强度往往不能满足需求。
因此，研究如何提高铝合金的抗拉强度具有重要意义。
激光热处理的原理：激光热处理是一种利用高能激光对材料表面进行加热处理的方法。
激光束的能量可以集中在一个非常小的区域，使得材料在极短的时间内被加热到非常高的温度。
随后，通过快速冷却，可以改变材料的晶粒尺寸和组织结构，从而影响其力学性能。
提高铝合金抗拉强度的机制：1. 晶粒细化：激光热处理可以使铝合金晶粒尺寸变小。
晶粒尺寸的减小可以增加材料的强度和塑性。
激光热处理通过快速冷却使铝合金液态区的晶粒固化速度加快，并且会在固态化过程中形成更细小的晶粒。
这种细小的晶粒结构有助于阻碍位错的移动，从而提高铝合金的抗拉强度。
2. 相变硬化：铝合金中的一些相变硬化相可以通过激光热处理来控制其形成和分布。
这些相在加热和冷却过程中发生固溶、析出或相变，从而影响材料的力学性能。
通过激光热处理，可以调控这些相变的形态和分布，从而改善铝合金的抗拉强度。
3. 应力诱导硬化：激光热处理还可以通过引入残余应力来提高铝合金的抗拉强度。
激光的快速加热和冷却过程会产生非均匀的热应力分布，从而导致材料表面产生残余应力。
这些残余应力会使铝合金的晶体结构发生畸变，形成位错和各向异性。
这种畸变结构可以提高材料的塑性，从而增加其抗拉强度。
实验研究：为了验证激光热处理对铝合金抗拉强度的改善效果，进行了一系列实验研究。
首先，选择了一种常用的铝合金作为研究对象，并进行了初始材料的性能测试和分析。
然后，通过激光热处理对铝合金进行处理，并对处理后的材料进行再次性能测试和分析。
实验结果显示，经过激光热处理后，铝合金的抗拉强度明显提高。
这主要是由于激光热处理引起的晶粒细化和相变硬化效应。
激光热处理技术在光学器件制造中的应用研究
激光热处理技术在光学器件制造中的应用研究引言：随着现代科技的快速发展，光学器件作为光学系统的重要组成部分，正扮演着越来越重要的角色。
为了满足不断增长的需求，提高光学器件的性能和可靠性成为了制造业的重要课题之一。
作为一种高精度、高效率的材料加工技术，激光热处理技术逐渐引起了光学器件制造领域的关注。
本文将重点研究激光热处理技术在光学器件制造中的应用，并讨论其优势、挑战以及未来发展方向。
一、激光热处理技术的基本原理及分类：1.1 基本原理：激光热处理技术利用激光束的局部聚焦能量，通过光热转换作用改变材料的性质。
激光束聚焦在器件表面时，高能量的光子会与物质相互作用，导致材料的加热和相应的结构变化。
通过控制激光能量、扫描速度和聚焦形式等参数，可以实现对材料的局部加热、熔化、退火或淬火。
1.2 分类：根据处理方式和所使用的激光类型，激光热处理技术可以分为几个主要类别。
常见的包括激光刻蚀、激光熔化、激光退火、激光淬火等。
每种类型的激光热处理技术在光学器件制造中都有其特定的应用和优势。
二、激光热处理技术在光学器件制造中的应用：2.1 光学薄膜的热处理：光学薄膜的制备是光学器件制造过程中的关键步骤之一。
传统的方法使用真空沉积过程，但往往会导致薄膜的性能不稳定。
激光热处理技术可以通过调节激光的能量和扫描速度，实现对薄膜的精确控制，使得薄膜的表面光学性能更加均匀一致。
2.2 光学元件的表面改性：光学元件的表面性质直接影响其光学性能。
激光热处理技术可以对光学元件的表面进行微观调控，实现表面硬化、熔化、退火等处理，从而改善光学元件的光学透过率、抗刮伤性以及耐腐蚀性。
2.3 光学器件连接与封装：光学器件的连接与封装是关键的步骤，直接影响器件的性能和可靠性。
激光热处理技术可以通过局部加热的方式，实现光学器件的精确连接与封装。
与传统的焊接方法相比，激光热处理技术无需接触，避免了表面损伤和应力引起的失配问题。
三、激光热处理技术在光学器件制造中的优势：3.1 高精度：激光热处理技术可以实现对光学器件的高精度加工、表面改性和连接，保证了器件的几何形态、表面质量和尺寸精度的一致性。
激光热处理 梯度结构-概述说明以及解释
激光热处理梯度结构-概述说明以及解释1.引言1.1 概述激光热处理是一种利用高能激光束对材料表面进行局部加热的先进技术，通过控制激光参数，可以实现表面材料的快速加热和冷却，从而改善材料的表面性能和组织结构。
梯度结构则是指在材料内部形成具有连续、逐渐变化的组织结构，使材料在不同位置具有不同的性能，既保留了材料本身的特性，又具有更加优越的性能表现。
本文将探讨激光热处理与梯度结构的结合应用，探讨其在材料制备领域的重要意义并展望未来的发展方向。
通过对激光热处理和梯度结构的基本原理和优势进行深入分析，可以更好地理解这一先进技术在材料领域中的应用前景和潜力。
json"1.2 文章结构":{"本文将首先介绍激光热处理的基本原理，包括激光对材料的作用机制和热处理过程中的关键参数。
接着，将阐述梯度结构的概念及其在材料强度和性能优化方面的优势。
最后，探讨激光热处理与梯度结构相结合的应用，探索其对材料性能的提升和应用领域的拓展。
通过对这些内容的深入分析，读者将更加全面地了解激光热处理与梯度结构在材料加工领域的重要作用。
"}1.3 目的本文旨在探讨激光热处理与梯度结构的结合应用在材料制备领域的潜在优势及未来发展趋势。
通过深入分析激光热处理的基本原理和梯度结构的概念，我们旨在揭示这两种技术结合使用的优势，并展望这种结合在材料制备中的潜在发展方向。
通过本文对激光热处理与梯度结构的研究，我们希望为材料研究领域提供新的思路和方法，推动材料科学与工程的进步。
同时，我们也希望引起学术界和工业界对这一领域的更多关注和研究，为未来材料制备技术的发展做出贡献。
2.正文2.1 激光热处理的基本原理激光热处理是一种通过激光能量对材料表面进行加热处理的技术。
其基本原理是利用激光束的高能量密度，将能量集中地作用在材料表面上，从而使材料表面迅速升温，达到所需的温度。
在短时间内加热到高温的过程中，材料表面会发生相变、晶粒细化、残余应力消除等物理变化，以提高材料的性能。
模具保养中的激光热处理与材料改性技术
模具保养中的激光热处理与材料改性技术模具在工业生产中起到至关重要的作用，而其性能和使用寿命往往取决于其材料的质量和表面处理的方法。
在模具保养和维护中，激光热处理与材料改性技术被广泛应用，以提高模具的耐磨性、抗腐蚀性和疲劳寿命等关键性能。
本文将对激光热处理与材料改性技术在模具保养中的应用进行探讨。
一、激光热处理技术在模具保养中的应用1. 激光淬火技术激光淬火是激光热处理技术中最常用的方法之一。
其原理是通过高能激光束聚焦在模具表面的局部区域上，使其迅速升温后快速冷却，以改变材料的组织结构和性能。
激光淬火可以显著提高模具的表面硬度和耐磨性，延长模具的使用寿命。
2. 激光熔覆技术激光熔覆技术是将一层或多层合金材料以激光加热的方式熔化后，迅速冷却在模具表面形成涂层的过程。
这种技术可以有效地改善模具表面的耐磨性和抗腐蚀性，提高模具的工作效率和生产能力。
3. 激光改性技术激光改性技术是利用激光的高能量密度和高温效应改变模具材料的组织结构和性能的方法。
通过激光的作用，可以实现模具表面或局部区域的材料硬化、强化和改善表面耐蚀性等目的。
这种技术可以提高模具的整体性能和使用寿命。
二、材料改性技术在模具保养中的应用1. 表面涂层技术表面涂层技术是一种常用的模具保养方法，可以采用化学气相沉积、物理气相沉积、电化学沉积等方法，在模具表面形成一层保护性的涂层。
这种涂层可以提高模具的抗磨损性、抗腐蚀性和表面硬度，有效延长模具的使用寿命。
2. 材料表面改性技术材料表面改性技术主要包括化学改性、物理改性和机械改性等方法。
通过对模具材料表面的处理，可以改变其表面性质和组织结构，提高模具的耐磨性、抗腐蚀性和疲劳寿命等性能。
三、激光热处理与材料改性技术的优势和挑战1. 优势激光热处理与材料改性技术具有高能量密度、快速处理速度、可控性好等优势。
它可以对模具进行局部处理，不会对整体结构产生影响，同时可以精确控制处理的深度和形状，满足不同模具的需求。
激光热处理原理及应用
激光热处理原理及应用激光热处理（Laser heat treatment）是利用激光器产生的高能量、高密度的激光束对材料进行加热处理的一种表面强化技术。
它通过瞬间的激光照射，使材料表面局部区域迅速加热到很高的温度，然后通过传热作用将高温局部含能量较高的物质重新排序，从而改变材料的微观结构和性能。
激光热处理的原理主要包括吸收过程、传热过程和相变过程三个方面。
首先是吸收过程。
激光束照射到材料表面时，会引起表面的光源吸收，激光能量被转化为热能。
此过程与激光在材料中的反射、散射以及折射有关。
材料的吸收率与其波长、光束形状、入射角度、材料本身的吸收特性等因素都有关系。
其次是传热过程。
激光光束在材料表面产生的热能会通过传热方式向材料内部传导，使得局部区域温度升高。
传热方式包括传导、对流和辐射三种形式。
当激光能量较大时，传热速度远远大于材料的热损失速率，就会导致局部区域温度升高。
最后是相变过程。
当局部区域温度达到材料的熔点或显著高于材料的临界温度时，相变就会发生。
相变过程包括熔化、淬火和回火等，由于瞬时的高温和快速的冷却速率，可以改变材料的晶体结构、显微组织和力学性能。
激光热处理技术广泛应用于金属、陶瓷、半导体等领域。
其中，金属材料是应用最广泛的对象。
在金属材料领域，激光热处理可以实现以下几个方面的应用。
首先，激光热处理可以改善金属材料的硬度和耐磨性。
通过瞬时的高温和快速的冷却，可以使金属材料的晶粒细化，减少缺陷和夹杂物的数量，从而显著提高材料的硬度和耐磨性。
其次，激光热处理可以改善金属材料的抗腐蚀性能。
通过调控激光加工参数和选择合适的加工介质，可以在金属表面形成致密的氧化膜或硬化层，提高金属材料的抗腐蚀性能。
再次，激光热处理可以改善金属材料的疲劳性能。
通过激光热处理抑制晶界腐蚀、消除内应力和缺陷，可以提高金属材料的疲劳寿命，延缓疲劳裂纹的扩展。
此外，激光热处理还可以修复金属材料的损伤。
通过局部加热和快速冷却，可以消除材料中的应力和缺陷，使损伤区域重新呈现良好的性能。
热处理中的激光热处理技术
热处理中的激光热处理技术热处理技术是金属材料加工过程中的重要一环，而激光热处理技术则是其中的一个重要分支。
激光热处理技术采用激光束对金属表面进行点状、线状或面状的高温加热处理，以改变材料结构和性能，增强材料的耐磨、抗腐蚀、抗疲劳及强度等特性。
本文将重点探讨激光热处理技术在金属材料加工中的应用及其进展情况。
一、激光热处理技术原理激光热处理技术原理主要是利用激光束的高能量浓度和短脉冲宽度，对金属材料表面进行短暂的高温处理，以改善材料性能，提高工件的耐磨性、硬度和强度等。
激光在照射金属表面时，会引起金属表面温度的瞬间升高，然后在时间尺度为纳秒到微秒级别内，温度会快速降至原来的温度。
这种非常快速的热处理过程能够使金属材料的结构和物理性能发生变化。
二、激光热处理技术在金属材料加工中的应用1. 表面熔覆激光熔覆技术是激光热处理技术中最常用的一种。
表面熔覆可以在工件表面形成一个大约数毫米深度的熔层，增强材料抗磨损、腐蚀和抗氧化能力。
与传统热处理技术相比，激光熔覆使用的热源是点状的，这样就可以限制热影响区域，并且生成的熔池也更加浅、狭窄。
因此，可以熔覆硬质合金、陶瓷等材料，以增加零件金属表面的硬度和耐磨性。
2. 相变处理相变处理通过控制激光热处理时的温度梯度分布来实现。
这种方法是通过调整材料加热的速率和冷却速率来改变材料的结构和性质。
相变处理可以增加工件表面的硬度和强度，同时降低其疲劳极限和延展性。
3. 快速凝固处理快速凝固是一种最常用于合金制造的激光热处理方法，可以通过快速固化使合金达到非常高的强度和硬度。
通常，通过射入激光束来制造固态晶体和非晶体的薄片，以达到高强度、高硬度和低热导率的效果。
4. 表面改性表面改性主要是通过改变材料的表面形态和结构来增强材料的性能。
例如，可以使用激光热处理技术在材料表面形成微米级别的凹凸和纹路，以增加其表面摩擦系数和润滑性能。
三、激光热处理技术的进展激光热处理技术已经成为金属材料加工过程中不可或缺的一环。
激光热处理对金属材料耐疲劳性能的改善研究
激光热处理对金属材料耐疲劳性能的改善研究概述：金属材料的疲劳失效是一种常见的材料失效形式，严重影响了金属材料的使用寿命和可靠性。
为了提高金属材料的疲劳性能，诸多表面处理方法被提出。
其中，激光热处理技术因其高能量密度、快速加热、局部加热和深度调控等特点，成为改善金属材料耐疲劳性能的一种有效方法。
一、激光热处理原理及机制：激光热处理是利用激光产生的高能量光束对金属表面进行加热处理的一种技术。
在激光束作用下，金属表面发生剧烈加热和迅速冷却的过程。
激光加热使表面金属迅速达到高温，形成高温梯度激活材料表面的相变、固溶、析出等反应，从而改善材料的力学性能和耐疲劳性能。
二、激光热处理对金属材料耐疲劳性能的改善机制：1. 激发金属晶体生长：激光热处理可以激发金属晶体生长，形成更多的细小晶界和晶界尺寸分布均匀。
这些细小晶界能够阻碍裂纹的扩展，从而提高材料的耐疲劳性能。
2. 产生残余应力：激光热处理过程中，材料表面经历了快速加热和快速冷却，产生了残余应力场。
这些残余应力能够改变材料的应力分布，阻碍裂纹的扩展，从而提高材料的耐疲劳性能。
3. 表面渗碳或氮化：通过在激光热处理过程中引入碳或氮等元素，可以使材料表面形成高硬度的碳化物或氮化物层。
这些硬质化层能够提高材料的抗磨损性能和耐疲劳性能。
4. 细化析出相：激光热处理还能够通过调节材料的组织结构，细化析出相的尺寸和分布。
这些细小的析出相能够加强材料的强度和韧性，提高其耐疲劳性能。
三、激光热处理工艺参数的影响：1. 激光功率：激光功率的大小决定了加热速率和加热深度。
较高的激光功率可以实现快速加热，从而形成细小的晶粒和均匀的残余应力场。
2. 扫描速度：扫描速度决定了激光作用区域的停留时间。
适当的较低扫描速度可以提供足够的加热时间，促进晶体生长和相变反应，有利于改善材料的耐疲劳性能。
3. 激光束直径：激光束直径的变化将直接影响激光功率密度的分布。
适当的激光束直径能够保持激光加热的均匀性和稳定性。
激光和电子束加热表面淬火工艺
激光和电子束加热表面淬火是两种新的金属热处理技术，它们是在20世纪70年代初发展起来的。
由于它们加热上的一些显著特点，为金属的表面热处理带来了一些新的概念和特点。
下面我们就来具体介绍一下激光和电子束加热表面淬火工艺。
1、激光热处理的基本原理激光是一种亮度极高，单色性和方向性极强的光源。
激光加热和一般加热方式不同，它是利用激光束由点到线、由线到面的以扫描方式来实现。
常用扫描方式有两种，一种是以轻微散焦的激光束进行横扫描，它可以单程扫描，也可以交叠扫描；另一种是用尖锐聚焦的激光束进行往复摆动扫描。
表面淬火时最主要的是控制表面温度和加热深度，因而用激光扫描加热时关键是控制扫描速度和功率密度。
如果扫描速度太慢，温度可以迅速上升到超过材料的熔点；如果功率密度太小，材料又得不到足够的热量，以致达不到淬火所需要的相变温度，或者停留时间过长，加热深度过深，以致不能自行冷却淬火。
2、激光热处理的特点、发展和应用激光热处理的特点主要有以下几个方面：（1）加热速度快，淬火不用冷却剂。
因为激光能量密度大，故可使金属表面在百分之几甚至千分之几秒内升高到所需淬火温度。
由于升温快加热集中，因而停止照射时可以把热量迅速传至周围未被加热金属，被加热处可以迅速冷却，达到自行淬火的效果。
（2）可以进行局部的选择性淬火，由于激光具有高的方向性和相干性，可控制性能好，它可用光屏系统传播和聚焦。
因此，可以按任何复杂的几何图形进行局部选择性加热淬火，而不影响邻近部位的组织和粗糙度。
（3）几乎没有变形。
3、电子束加热表面淬火电子束加热是通过电子流轰击金属表面，电子流和金属中的原子碰撞来传递能量进行加热。
电子束加热表面时，表面温度和淬透深度除和电子束能量大小有关外，还和轰击时间有关，轰击时间长，温度就高，加热深度也增加。
激光加热和电子束加热相比较，电子束加热效率更高，消耗能量是所有表面加热中最小的；而激光加热本身的电效率低，成本较高。
大功率激光器维护也是比较复杂的，但是除了激光器本身以外，没有特殊要求，而电子束系统一定要真空度。
模具保养作业中的激光热处理与材料改性技术
模具保养作业中的激光热处理与材料改性技术模具是现代工业生产中不可或缺的工具，其承担着零件成型、制造流程的关键性任务。
然而，模具的使用过程中，由于长时间受到重负荷的冲击，摩擦磨损等因素，容易导致模具寿命缩短、性能下降等问题的发生。
为了解决这些问题，激光热处理与材料改性技术被广泛应用于模具保养作业中。
本文将深入探讨激光热处理与材料改性技术在模具保养中的应用和发展。
一、激光热处理技术在模具保养中的应用1. 原理与技术特点激光热处理是通过激光束加热材料表面，使其达到临界温度以上，然后在控制冷却速度的条件下进行淬火或回火处理。
激光热处理技术具有高能量密度、瞬时性、局部性强等特点，能够达到传统热处理技术无法比拟的优势。
2. 硬化与淬火模具在使用过程中，表面易受到摩擦和冲击的影响，导致表面变硬和磨损，进而影响模具的寿命和性能。
激光热处理技术可以针对模具表面进行硬化与淬火处理，提高其硬度和耐磨性。
通过精确控制激光束的功率和作用时间，可以实现模具表面的局部硬化，从而延长模具的使用寿命。
3. 回火处理激光热处理技术还可以对模具进行回火处理，通过控制回火温度和时间，调节模具的结构组织，从而改善模具的硬度和韧性，提高其抗冲击性能。
回火处理不仅可以改善模具的性能，还可以减轻应力和组织的变化，提高模具的稳定性。
二、材料改性技术在模具保养中的应用1. 涂层技术涂层技术是将耐磨材料涂覆在模具表面，形成一层保护层，既能提高表面硬度，又能增加模具的耐磨性。
常用的涂层材料包括金属陶瓷涂层、氮化物涂层等。
涂层技术可以延长模具的使用寿命，提高模具的耐磨性和抗腐蚀性。
2. 表面改性表面改性技术是通过改变模具表面的化学成分和物理结构，提高其耐磨性和耐腐蚀性。
常见的表面改性技术包括等离子喷涂、离子渗氮、离子渗铬等。
这些技术可以在模具表面形成一层致密的硬化层，从而提高模具的耐用性和抗腐蚀性。
3. 材料合金化材料合金化是通过将模具材料与其他元素合金化，改变材料的结构和性能。
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。
激光的热处理技术
激光的热处理技术高能激光-民族之光，本文档由高能激光编辑发布，详情请见原理：激光的穿透能力极强，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，即激光相变硬化。
激光热处理就是利用高功率密度的激光束对金属进行表面处理的方法，对材料实现相变硬化、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、机能的改变。
特点：高速加热，高速冷却，获得的组织细密、硬度高、耐磨机能好；淬火部位可获得大于400kgf/mm2的残余压应力，有助于进步疲惫机能；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；激光可以远间隔传送，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治理，实现出产过程的自动化。
应用：跟着大功率CO2激光器的发展，用激光就可以实现各种形式的表面处理，很多汽车枢纽件，如：缸体、缸套、曲轴、凸轮轴、排气门、阀座、摇臂、铝活塞环槽等几乎都可以采用激光热处理。
美国通用汽车公司用十几台千瓦级CO2激光器，对转向器壳内壁局部硬化，日产3万套，进步工效四倍；中国采用大功率CO2激光器对汽车发念头缸孔内壁进行强化处理，可延长发念头大修里程到15万公里以上；激光热处理过的缸体、缸套淬硬带的耐磨性大幅度进步，未淬硬带可增加储油，改善润滑机能。
缸体激光热处理设备及出产线激光涂覆与激光合金化工艺相似，但不同的是不另外加入合金，使金属表面融化随即冷却凝固，从而得到细微的接近平均的表层组织，对于某些共晶合金，还可得到非晶态表层，具有极好的抗侵蚀机能，例如，在柴油发念头铸铁阀座长进行铬基表面涂覆，可获得良好的不锈钢表面。
金属激光切割机1997年，武汉高能激光设计开发出“切诺基”发念头缸体激光淬火出产线，采用了若干海内外首创的技术，包括：采用高吸收率的新型吸光材料及喷涂技术，代替常规的磷化处理淬火，质量更好，并使该道工序机床化；激光淬火系统－包括主机2kW的CO2激光器、高精度的数控淬火机床和无人值班的冷却系统，高度不乱可靠；一次完成的缸壁内孔清洗技术。
激光热处理
激光热处理激光热处理是七十年代出现了大功率激光器以后才开始研究的新技术。
由于激光热处理可以获得其他热处理技术所不能达到的效果，因而对它的研究应用日益广泛和深入。
激光热处理就是以激光作为热源的热处理。
将激光束扫描至零件表面上。
其红外线能量被零件表面吸收而迅速形成高温，可使金属产生相变甚至熔化。
随着激光束离开零件表面，其表面的热量迅速向内部传递而形成极高的冷却速度，而使零件的表面硬化。
激光热处理与常规热处理比较具有以下优点(1)加热快，工件热变形小。
因激光功率密度高，半秒内就可以将工件表面从室温加热到760度，因而热影响区小，变形极小。
这样，不仅节省能源，而且工作表面清洁，处理后无需修磨，可在零件经加工后作为最后一道工序。
(2)可对形状复杂的工件或其局部进行热处理，如盲孔、小孔、小曹、薄壁零件等;也可根据需要在同一零件的不同部位进行相应的处理；还可对价廉的零件表面进行高级金属的局部涂敖或合金化。
(3)通用性强。
由于激光焦深大，在离焦点75毫米左右的范围内功率密度基本相同。
因此，激光热处理对工件尺寸大小及表面是否平整均无严格的限制。
用一台带光学系统的激光器可以处理不同形状和各种尺寸的工件。
(4)操作简单。
便于实现自动化生产。
生产重复性好，质量稳定可靠，并可纳入流水线。
(5)无需处理介质。
有利于环境保护。
必要时又可使零件在特殊气氛（例如真空）中进行处理。
上述的优点是某些先进的热处理工艺难以达到的。
但是激光热处理的弱点是：它是一种表面处理方法，无法改变改善零件芯部性能；处理层太薄，不能用于重负荷零件，也不适用于大型零件。
国外采用的激光处理装置的形式颇多，但一般应包括以下几部分:激光器、功率调节系统、聚焦系统、导光系统、光束摆动机构、聚焦镜头、工作台及控制系统。
美国avco 公司在这方面处于领先地位，已有供自动生产使用的激光热处理装置出售。
附图AVCO Everett激光器及热处理装置示意图AVCO Everett实验研究所设计的HDL型工业用激光器及热处理装置示意图。
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激光热处理原理
“热处理”是指通过加热于金属材料，以多种方式改变金属材料的组织或性质的方法。
尽管激光热处理技术在诱导表面组织的变化方面类似于现有的高频热处理（感应淬火，Induction Hardening）方法，但激光热处理方法有更多优点，例如，经激光热处理后，母材的尺寸变化几乎为零，且因构成更致密的组织而使表面硬度变得更高，无需另行冷却工程。
激光热处理技术还能针对所需的部分进行选择性热处理，如三维形状的机械配件及模具产品、模切刀的刀刃末端部分等。
同时，通过采用高温计（Pyrometer）实时测量和控制母材的表面温度，可在大批/小批生产工程中获得稳定的热处理质量。
经激光热处理后，表面硬度会根据母材含碳量的不同而有所不同，通常保持在 >53~65Hrc的水平，有效硬化深度约为0.8~1.5mm，硬化幅度按激光功率调整为几毫米至几十毫米。
到2000年初为止，主要用于激光热处理工程的激光器为二氧化碳（CO2）激光器，但目前随着多种高功率激光器的开发，对金属材料的吸收率更高的高功率激光器更受青睐，包括半导体激光器、碟片激光器、光纤激光器等。
激光热处理技术作为一种替代高频热处理（Induction Hardening)的技术，不仅适用于汽车产业领域，如冲压模具、注塑模具、汽车配件等，还适用于造船、钢铁、机械、电子产业等广泛领域，
且其适用范围逐渐扩展至需经局部性热处理而提升产品硬度及强度的多个领域。
就激光金属热处理技术的基本原理而言，通过将高能量密度的激光束照射到金属材料的表面上，将母材温度急剧上升至母材快要达到熔融温度时为止，并重新急剧冷却之，由此诱导其表面的组织变化。
照射到母材表面上的激光束会转换为热能，使母材表面加热，并通过利用母材的热传导特性重新使其降温（自猝灭，Self-Quenching)，最终提升材料的硬度及强度。
优点
·仅对所需的部分进行局部性热处理
·实时监测和控制母材的温度，提升热处理质量
·采用适合不同热处理对象的多种激光束，提升工作灵活性及生产效率
·以自猝火（Self-quenching）效果尽量减少产品变形，获得非常稳定、均匀的
热处理效果
·无论产品的生产量、大小、重量，都能获得稳定的热处理效果
适用产品
汽车、电子、造船、航空零部件、注塑/冲压磨具、道具、大型涡轮机、齿轮螺纹、刀刃及各种工具类等
济南欧威激光有限公司，是韩国(株)EUROVISION LASER CO.,LTD 在中国的全资子公司，公司坐落于人杰地灵的山东省济南市，公司成立于2016年6月，在汽车、钢铁、电子、半导体、医疗等整个产业领域致力于开发和推广多种激光应用技术。
作为韩国（株)EUROVISION LASER的子公司，公司拥有的核心激光技术不仅包括基于激光塑料焊接技术、激光热处理、激光熔覆（热喷涂层）及激光软钎焊（锡焊）等宏观科技领域，而且包括半导体、电子、医疗产业不可或缺的超精密加工技术、微加工技术及纳米加工技术等，其雄厚的技术力量已颇受世界各界的赞誉和好评。
总公司的激光塑料焊接设备在韩国占有80%以上的市场份额。
产品远销欧美等十几个国家。
设备质量优，功能稳定，适合生产线作业，100%韩国原装进口。
韩国和中国都属于东方国家具有类似的思想文化，对于设备售后问题处理迅速及时。