激光熔凝及激光熔凝淬火讲解
激光熔凝技术
激光熔凝技术《激光熔凝技术的应用与发展》激光熔凝技术是一种先进的金属添加制造技术，通过激光束将金属粉末熔化并凝固成形，能够实现高精度、定制化制造，并在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用。
本文将从激光熔凝技术的原理、应用及发展前景等方面展开阐述。
一、激光熔凝技术的原理激光熔凝技术是一种层析加工技术，其原理是利用高能密度的激光束，将金属粉末局部加热到熔化温度，然后迅速凝固成形。
该技术具有以下特点：1. 高能密度：激光束能够提供高能密度的热源，实现金属粉末的快速熔化和凝固；2. 精密控制：激光束的焦点可以实现微米级的定位和控制，可以精确加工复杂的结构和形状；3. 适用范围广：激光熔凝技术可以加工多种金属材料，包括钛合金、不锈钢、铝合金等。
二、激光熔凝技术的应用1. 航空航天领域：激光熔凝技术可以制造复杂叶片、涡轮零部件等航空发动机零部件，提高零部件的抗疲劳性能和耐热性能；2. 汽车制造领域：激光熔凝技术可以制造轻量化、高强度的汽车零部件，如车身结构件、引擎缸体等；3. 医疗器械领域：激光熔凝技术可以制造个性化的假体和种植物，提高植入物的适配性和生物相容性。
三、激光熔凝技术的发展前景随着制造业的智能化和个性化需求的增加，激光熔凝技术将在未来取得更广泛的应用，其发展前景如下：1. 制造定制化产品：激光熔凝技术可以根据用户需求，实现定制化产品的快速制造，满足个性化需求；2. 提高制造效率：激光熔凝技术可以实现快速、高效的制造过程，缩短产品的开发周期，提高制造效率；3. 促进创新设计：激光熔凝技术可以制造复杂结构的零部件，促进设计师提出更具创新性的设计方案。
总结：激光熔凝技术作为一种先进的金属添加制造技术，具有高精度、定制化、高效率的特点，将在航空航天、汽车制造、医疗器械等领域得到广泛应用，并在未来取得更广阔的发展前景。
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
激光机作业中的激光切割过程中的熔融与固化分析
激光机作业中的激光切割过程中的熔融与固化分析激光切割作为一种高精度、高效率的切割方法，广泛应用于工业生产中。
在激光切割过程中，材料经历了熔融和固化的过程。
本文将对激光切割中的熔融与固化进行分析，探讨其原理和影响因素。
一、激光切割中的熔融过程激光切割过程主要通过高能量密度的激光束，使材料表面受热并达到熔点以上温度，导致材料熔化。
熔融过程可以分为以下几个阶段：1. 材料表面吸收激光能量：激光束照射到工件表面时，其能量将被材料表面吸收。
该能量吸收过程决定了材料的加热速率和深度。
2. 加热和熔化：激光能量被吸收后，会迅速传递到材料内部，导致材料温度升高。
当温度达到材料的熔点时，材料开始熔化。
3. 液态流动：在熔融过程中，液态材料会因为激光束辐射力的作用而流动。
这种流动可以帮助将材料从切割区域移走，从而实现切割的目的。
二、激光切割中的固化过程在激光束停止照射后，切割区域的温度会迅速下降，导致熔融的材料固化。
固化过程可以分为以下几个阶段：1. 熔体凝固：当激光束停止照射后，熔化的材料开始冷却。
当温度降到材料的凝固点以下，熔体开始凝固成固体。
2. 结晶和晶界生长：在熔体凝固的过程中，材料中的原子会重新排列，形成均匀的晶体结构。
晶界是相邻晶体之间的界面，固化后的材料中晶界的性质对其性能起到重要影响。
3. 冷却收缩：在固化过程中，熔融材料凝固后会经历冷却收缩。
收缩率的大小与材料的种类及加工条件有关，需要合理控制以避免因收缩造成的不良影响。
三、激光切割中熔融与固化的影响因素激光切割中的熔融和固化过程受到多种因素的影响，以下列举几个重要因素：1. 激光功率与能量密度：激光功率和能量密度的大小决定了材料的加热速率和深度，直接影响熔化和固化过程的进行。
2. 感应时间：感应时间是指激光束照射到材料上后材料吸收能量所需的时间。
感应时间与材料的吸收率、光学性质等因素相关。
3. 激光束直径与焦点位置：激光束的直径和焦点位置会影响激光束的能量分布和加热范围，进而影响熔融和固化过程的进行。
7.2 激光表面改性技术
激光淬火技术的应用
❖ 激光淬火由于以上优点而得到较为广泛的应用。 发动机缸体表面淬火,可使缸体耐磨性提高3倍以 上； 热轧钢板剪切机刃口淬火与同等未处理的 刃口相比寿命提高了一倍左右； 而且激光表面
❖ 淬火还应用在机床导轨淬火、齿轮齿面淬火、发 动机曲轴的曲颈和凸轮部位局部淬火以及各种工 具刃口激光淬火。
1) 材料成分：是通过材料的 淬硬性和淬透性来影响激光 淬硬层深度与硬度的。一般 说来，随着钢中含碳量的增 加，淬火后马氏体的含量也 增加，激光淬硬层的显微硬 度也就越高，如图所示
2) 激光工艺参数：激光淬火 层的宽度主要决定于光斑直径； 淬硬层深度由激光功率、光斑直 径和扫描速度共同决定；描述激 光淬火的另一个重要工艺参数为 功率密度，即单位面积注入工件 表面的激光功率。为了使材料表 面不熔化，激光淬火的功率密度 通常低于104W／cm2，一般为 1000-6000W／cm2。
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激光表面熔凝技术特点
优点：比激光淬火层的总硬化层深度要深、 硬度要高、耐磨性也要好。
缺点：基材表面的粗糙度较大，后续加工量 大。
7.2.3 激光熔覆技术
激光熔覆(Laser Cladding)技术亦称激光 包覆、激光涂覆、激光 熔敷，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， 利用高功率密度的激光 束使之与基材表面一起 熔凝的方法，在基材表 面形成与其为冶金结合 的添料熔覆层，以改善 其表面性能的工艺。
3)表面预处理状态：一是表 面组织淮备，即通过调质处理等 手段使钢铁材料表面具有较细的 表面组织，以便保证激光淬火时 组织与性能的均匀、稳定。二是 表面“黑化”处理，以便提高钢 铁表面对激光束的吸收率。
优点：
（1）与常规淬火相比，激光淬火 后的硬度要高1－5HRC。 （2）激光加热和冷却速度非常快， 变形小。 （3）可对局部、沟槽、内壁、刃 口等进行激光表面强化，可加工 形状复杂的零件。 （4）相变硬化层组织细密，位错 密度高，耐磨性更好。 （5）几乎不破坏表面粗糙度，采 用防氧化保护薄涂层。 （6）不需要加热和冷却介质，无 污染，清洁环保，效果好。 （7）加工过程采用计算机控制， 质量可靠，效率高。
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。
快速凝固技术工艺方法
快速凝固技术工艺方法快速凝固技术工艺方法是一种通过控制物质的凝固速度来改变物质的微观结构和性质的方法。
下面将介绍几种常用的快速凝固技术工艺方法。
首先是激光熔凝法。
该方法利用高功率激光束将物质加热至高温，然后迅速冷却，使物质迅速凝固。
这种方法可以制备出具有细小晶粒和均匀相分布的材料，具有优异的力学性能和耐磨性。
其次是快速凝固法。
该方法利用高速冷却技术，使物质从液态迅速转变为固态。
常用的快速凝固方法包括溅射法、电顶尖消失法和单一晶体法等。
这些方法可以制备出具有均匀化学成分和非晶或纳米晶结构的材料，具有优异的导磁性和耐腐蚀性。
另外还有凝胶燃烧法。
该方法利用溶胶-凝胶反应，在胶体溶液中混合可燃物质和氧化剂，然后通过点火使反应迅速进行，并产生凝胶燃烧，最终形成固态制品。
这种方法可以制备出具有高比表面积和多孔结构的材料，具有良好的吸附性能和催化性能。
最后是高速压凝法。
该方法利用高速冲击或高压力加载材料，使其迅速凝固。
高速压凝法可以制备出具有均匀结构和高致密度的材料，具有优异的力学性能和热学性能。
以上是几种常用的快速凝固技术工艺方法，它们在材料制备和性能改善方面具有广泛的应用前景。
随着科学技术的不断进步，相信快速凝固技术工艺方法将会有更多的创新和发展。
继续上文，我们将介绍更多相关的内容，详述快速凝固技术工艺方法的应用和其对材料性能的影响。
快速凝固技术工艺方法在材料制备领域具有广泛应用。
例如，快速凝固法广泛应用于制备非晶合金和纳米晶材料。
非晶合金是由于凝固速度非常快而导致材料形成非晶状态，具有高硬度、高弹性模量和良好的韧性等优点，因此广泛用于高强度结构材料和催化剂等领域。
纳米晶材料通过快速凝固方法，可以制备出具有纳米尺寸晶粒的材料，具有较高的强度、硬度和塑性等特性，适用于高性能电子器件和高精度机械元件。
另外，快速凝固技术工艺方法在材料改性方面也发挥重要作用。
快速凝固技术可以通过调控凝固速度和固液界面特性来改变材料的晶体结构、晶粒尺寸和相分布等，从而改善材料的性能。
激光表面热处理技术的特点
激光表面热处理技术的特点激光表面热处理技术是利用聚焦后高能量的激光束由激光加工系统在数控控制下，对金属表面指定部位以106℃/s的加热速度作用于材料表面，使激光作用区温度急剧上升形成奥氏体，或表面熔化形成熔凝状态。
并利用材料自身的自冷作用使其迅速发生相变，形成马氏体淬硬层的过程。
激光表面热处理技术包含激光熔凝和激光淬火。
激光表面热处理的特点：1.激光表面处理后硬度层的深度依照零件材料成分、尺寸与形状以及激光工艺参数的不同，一般在0.3～1.5mm范围之间。
激光熔凝处理时硬度层深度可达1.5-2mm。
2.对表面粗糙度要求高的齿轮、大型轴类零件、模具、刀片、轴承座、阀门进行激光表面处理，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。
3.激光表面热处理通过数控精确控制激光加工轨迹，可以对任意尺寸的工件局部表面处理。
4.由于激光处理后组织位错密度高，淬火层为细针状马氏体，激光加热区与基体的过渡层很窄，不影响处理部位以外的基体组织和性能。
淬火层具有很高硬度的同时又具有一定的韧性，这是其它表面热处理方式很难实现的，得到了耐磨性与韧性的完美结合。
5.由于激光表面处理的加热和冷却速度比较快，热影响区很小，所以激光热处理前后工件的变形几乎可以忽略，适合高精度要求的零件表面处理。
6.激光相变硬化的硬度一般要比常规淬火方法得到的高15%左右。
江苏中科四象激光科技有限公司地处于江苏省丹阳市高新技术园区，是国内第一家专业从事高功率全固态激光器研发、生产和销售的高新技术企业。
公司由中科院半导体研究所和江苏天坤集团有限公司共同注资一亿元人民币于2010年9月组建成立，主要产品有高功率全固态激光器、激光焊接、激光熔覆等成套激光加工设备。
公司致力于争创国际一流品牌，生产一流产品,提供一流服务，产品主要应用于汽车、船舶以及航空航天等领域零部件的焊接和大型风机轴承等重型零部件的表面热处理（激光淬火）以及修复（熔覆）表面强化等工艺中。
激光熔覆_图文讲解
一、激光熔覆的原理激光溶覆是利用高能激光束辐照，通过迅速熔化、扩展和凝固，在基材表面熔覆一层具有特殊物理、化学或力学性能的材料，构成一种新的复合材料，以弥补基体所缺少的高性能。
能充分发挥二者的优势，克服彼此的不足。
可以根据工件的工况要求，熔覆各种（设计）成分的金属或非金属，制备耐热、耐蚀、耐磨、抗氧化、抗疲劳或具有光、电、磁特性的表面覆层。
通过激光熔覆，可在低熔点材料上熔覆一层高熔点的合金，亦可使非相变材料（AI 、Cu 、Ni 等）和非金属材料的表面得到强化。
在工件表面制备覆层以改善表面性能的方法很多，在工业中应用较多的是堆焊、热喷涂和等离子喷焊等，与上述表面强化技术相比，激光熔覆具有下述优点：（1 ）熔覆层晶粒细小，结构致密，因而硬度一般较高，耐磨、耐蚀等性能亦更为优异。
（2 ）熔覆层稀释率低，由于激光作用时间短，基材的熔化量小，对熔覆层的冲淡率低（一般仅为 5％-8%），因此可在熔覆层较薄的情况下，获得所要求的成分与性能，节约昂贵的覆层材料。
（3 ）激光熔覆热影响区小，工件变形小，熔覆成品率高。
（4 ）激光熔覆过程易实现自动化生产，覆层质量稳定，如在熔覆过程中熔覆厚度可实现连续调节，这在其他工艺中是难以实现的。
由于激光熔覆的上述优点，它在航空、航天乃至民用产品工业领域中都有较广阔的应用前景，已成为当今材料领域研究和开发的热点。
激光熔覆技术应用过程中的关键问题之一是熔覆层的开裂问题，尤其是大工件的熔覆层，裂缝几乎难以避免，为此，研究者们除了改进设备，探索合适工艺，还在研制适合激光熔覆工艺特点的熔覆用合金粉末和其他熔覆材料。
二、激光熔覆工艺方法激光熔覆工艺方法有两种类型：1、二步法（预置法）该法是在激光熔覆处理前，先将熔覆材料置于工作表面，然后采用激光将其熔化，冷凝后形成熔覆层。
预置熔覆材料的方式包括：（1 ）预置涂覆层：通常是应用手工涂敷，最为经济、方便、它是用粘结剂将熔覆用粉末调成糊状置于工件表面，干燥后再进行激光熔覆处理。
激光淬火,熔凝,毛化,合金化应用
激光淬火技术在汽车发动机行业中的应用1．汽车发动机缸体（套）激光热处理常规工艺流程：镗缸—清洗—磷化（或相关处理）—激光淬火—清洗—珩磨—检验2．加工过程：用高能激光束（能量密度为104~105w/cm2）对工件表面扫描（一般为螺旋线扫描），被扫的部分内壁材料表面急骤升温到相变温度，激光束离开后，被加热的部分又很快通过母体冷却而形成自淬火。
其淬火部分呈超细化的马氏体组织，硬度由淬火前的HRC20-25提高到HRC55-60，约2.5倍，并得到0.2-0.4mm的淬火层深。
从而提高工件的耐磨性能3-5倍。
汽车发动机缸体（套）激光淬火后的性能指标硬化层厚度0.2-0.4mm硬化层宽度≥2.5mm形变量≤0.0013mm表面洛氏硬度由HRC20提高到60HRC以上万公磨损量由0.054mm下降到0.0087mm行车里程由普修后6万公里增加到20万公里以上润滑性能提高一倍以上使用寿命延长三倍以上.激光熔覆在家用厨刀表面的应用采用激光涂层在常用的不锈钢厨刀刃口进行薄层快速熔覆，得到涂覆层均匀、高耐磨的刀具刃口，代替传统的刀具生产工艺，改造其产业提高刀具（厨刀）产品的内在质量和附加值。
通过对涂层材料的配比、激光涂层性能等方面的分析研究，开发出与“懒汉刀”同等水平的厨刀并将其实用化。
通过优化工艺采用预置式合金粉末得到了无裂纹、一定硬度涂层的厚度、变形小、回火带窄的刃口。
可以看出，熔覆层均匀覆盖在刀刃上。
对断面分析，从外向内可以明显的看出分为4个区域：熔覆层、硬化过渡区、回火区和基体材料。
3.1.1 熔覆区该区以涂层材料为主要成分，硬度较高HV990-1300，厚度0.02-0.08mm，其中大量未熔的硬质颗粒，起到了弥散强化的作用。
涂层过厚易形成裂纹，影响使用，通过优化工艺参数，得到了既无裂纹、硬度高、表面光洁，与基体呈良好冶金结合的涂层，而这一涂层正是提高刃口磨损性能的关键。
3.1.2 硬化过渡区这一区域包含与熔覆层相接的合金化层，与回火区相接的淬火区，占硬化层的80%，硬度层硬度平缓过度，组织主要是过度细化的马氏体和碳化物。
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。
激光表面熔凝处理
激光淬火技术的应用秦可涵2011年4月【摘要】激光淬火，也称激光热处理、激光硬化，即利用聚焦后的激光束快速加热金属材料表面，使其发生相变，形成马氏体淬硬层的一种高新技术，分为激光相变硬化、激光熔凝硬化和激光冲击硬化三种工艺方法。
【关键词】适合材质，淬火硬度，淬火深度【正文】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。
激光熔凝技术的应用【摘要】：激光表面熔凝处理是一项全新的材料表面改性技术，越来越受到了人们的广泛关注。
激光固态相变与激光熔凝(分析“激光”文档)共1张PPT
制药机械零部件激光熔凝强化(替代进口)
齿轮齿面激光淬火
挤管模具内表面激光熔凝强化
联系方式：
地址:天津修船技术研究所 激光加工研究室
曲轴激光淬火
加热和冷却的速度极快，组织大大细化均匀，硬度比传统热处理高，可大幅度提高工件的耐磨性、疲劳 强度、耐腐蚀能力。 过程精确可控，适于对工件局部进行处理，无污染，工件变形很小，处理后只需少量磨 削加工或可不加工。
应用范围
适用于灰铸铁、球墨铸铁、中碳钢、中碳合金钢、工具钢、模具钢、马氏体不锈钢等制作的各种零件的局部硬 化处理。如曲轴、齿轮、气缸套、活塞环槽、冲盘、模具等表面硬化。
展板二
激光固态相变与激光熔凝
采用功率密度为104~105 W/cm2的激光束，在金属表面扫描： 将表层迅速加热到奥氏体转变温度以上，熔点以下，通过工件自身导
热，快速冷却实现细小马氏体的转变——激光固态相变硬化（激光
淬火）。 将表层迅速加热到熔化，随后快速冷却凝固，得到细微的组织——激
光快速熔凝。
特点
采过将挤将适将适天热天天将将将适热适将激将过过如联适天将过适将天过挤激将挤天加挤天如用程表管表用表用津，津津表表表用，用表光表程程曲系用津表程用表津程管光表管津热管津曲功 精 层 模 层 于 层 于 修 快 修 修 层 层 层 于 快 于 层 固 层 精 精 轴 方 于 修 层 精 于 层 修 精 模 固 层 模 修 和 模 修 轴率确迅具迅灰迅灰船速船船迅迅迅灰速灰迅态迅确确、式灰船迅确灰迅船确具态迅具船冷具船、密可速内速铸速铸技冷技技速速速铸冷铸速相速可可齿：铸技速可铸速技可内相速内技却内技齿度控加表加铁加铁术却术术加加加铁却铁加变加控控轮铁术加控铁加术控表变加表术的表术轮为，热面热、热、研实研研热热热、实、热与热，，、、研热，、热研，面与热面研速面研、1适到激到球到球究现究究到到到球现球到激到适适气球究到适球到究适激激到激究度激究气地0于奥光奥墨奥墨所细所所奥熔奥墨细墨奥光奥于于缸墨所熔于墨奥所于光光奥光所极光所缸4址~对氏熔氏铸氏铸小氏化氏铸小铸氏熔氏对对套铸化对铸氏对熔熔氏熔快熔套1:激 激 激 激 激 激 激天0工体凝体铁体铁马体，体铁马铁体凝体工工、铁，工铁体工凝凝体凝，凝、5光光光光光光光津件转强转、转、氏转随转、氏、转转件件活、随件、转件强转强组强活W加加加加加加加市局变化变中变中体变后变中体中变变局局塞中后局中变局化变化织化塞/c工工工工工工工塘m部温温碳温碳的温快温碳的碳温温部部环碳快部碳温部温大环研研研研研研研2沽进度度钢度钢转度速度钢转钢度度进进槽钢速进钢度进度大槽的究究究究究究究区行以以、以、变以冷以、变、以以行行、、冷行、以行以细、激室室室室室室室新处上上中上中—上却上中—中上上处处冲中却处中上处上化冲光港理，，碳，碳—，凝，碳—碳，，理理盘碳凝理碳，理，均盘束三，熔熔合熔合激熔固熔合激合熔熔，，、合固，合熔，熔匀、，号无点点金点金光点，点金光金点点无无模金，无金点无点，模在路污以以钢以钢固以得以钢固钢以以污污具钢得污钢以污以硬具金4染下下、下、态下到下、态、下下染染等、到染、下染下度等属号，，，工，工相，细工相工，，，，表工细，工，，，比表表工通通具通具变通微通具变具通通工工面具微工具通工通传面面件过过钢过钢硬过的过钢硬钢过过件件硬钢的件钢过件过统硬扫：变工工、工、化工组工、化、工工变变化、组变、工变工热化描3形件件模件模（件织件模（模件件形形。模织形模件形件处。：0很自自具自具激自自具激具自自很很具很具自很自理——04小身身钢身钢光身身钢光钢身身小小钢小钢身小身高——56，导导、导、导导、、导导，，、，、导，导，激激处马马马马处处马处马处可理氏氏氏氏理理氏理氏理大后体体体体后后体后体后幅只不不不不只只不只不只度需锈锈锈锈需需锈需锈需提少钢钢钢钢少少钢少钢少高量等等等等量量等量等量工磨制制制制磨磨制磨制磨件削作作作作削削作削作削的加的的的的加加的加的加耐工各各各各工工各工各工磨或种种种种或或种或种或性可 零 零 零 零 可 可 零 可 零 可 、不件件件件不不件不件不疲加的的的的加加的加的加劳工局局局局工工局工局工强。部部部部。。部。部。度硬硬硬硬硬硬、化化化化化化耐处处处处处处腐理理理理理理蚀。。。。。。能力。
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。
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激光熔凝及激光熔凝淬火
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，
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。
激光淬火可以使工件表层0.1～2.0mm 范围内的组织结构和性能发生明显变化。
激光熔凝淬火则是采用激光熔融金属表面，激光束移开后，熔融的金属直接从液态淬硬为固态，形成表面硬化层的工艺。
由于激光熔凝淬火允许金属表面熔化，实际操作时可以使用比激光淬火更加高的功率密度和更加慢的扫描速度，因此激光熔凝淬硬层深度比前者更深。
在激光输出功率为3.5kw时，大型轧辊表面激光熔凝淬火的最大淬硬层深度可以达到 2毫米以上。
激光熔凝淬火的不足之处在于，激光加工后的表面粗糙度有所降低，其降低的幅度取决于激光加工的工艺参数，而激光表面淬火可以基本保持工件表面粗糙度不变。
激光淬火与熔凝处理的共同特点是，不需要改变材料的成分，主要利用轧辊材料自身的特性，发生马氏体相变来强化轧辊表面。
进行激光淬火与熔凝淬火前，需要预先涂覆一层吸光涂料来增强轧辊表面对激光的吸收率。
对于激光熔凝处理来说，所使用的涂料还应该起到使激光熔池流平与造渣的作用。
因此，涂料的配方对于激光工艺的顺利实施以及硬面层组织与性能的影响至关重要。
华工激光经过多年的探索，研究开发出激光淬火与熔凝淬火的系列吸光涂料，使各类材质激光淬火时淬硬层分布均匀。
特别是激光熔凝淬火涂料中，添加有吸光及熔池流平的物质，熔凝淬火后淬硬层光滑、平整，只要少量加工，就可以获得平整的表面。
因此，特别适合各种轧辊的激光表面强化处理。