079激光表面淬火的应用(精)

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激光淬火技术工艺介绍及应用

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。

一：激光淬火的特点
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、不需要水或油等冷却介质、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。

二：激光淬火工业应用实例
激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。

适用材料为中、高碳钢，铸铁。

南京中科煜宸激光技术有限公司专业从事激光增材制造装备(3D打印、激光修复)、智能激光焊接装备、自动化生产线、核心器件（工艺软件、送粉器、加工头）和金属粉末材料的研发与制造，感兴趣的用户可以咨询了解一下。

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。

浅析激光淬火技术在汽车模具中的应用

浅析激光淬火技术在汽车模具中的应用■尧军，陈平摘要：介绍了激光淬火的工作原理及构造特点，研究了激光淬火技术在汽车模具拉延模以及切边、翻边镶件中的应用情况，以火焰淬火和激光淬火技术作对比研究和实践，进而深入分析了激光淬火技术对模具制造工艺的优化以及对模具表面质量的影响。

关键词：激光淬火；拉延模淬火；镶件淬火；工艺优化；表面质量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，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器，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。

经过近几年的技术研究，目前，我公司已掌握激光淬火关键技术，并应用于汽车覆盖件模具的表面处理。

1.激光淬火的工作原理激光淬火主要原理是金属材料中自由电子吸收激光光子能量，温度升高到共析点以上、熔点以下，发生固态相变反应，通过基体传热实现自冷淬火，在零部件表面有限深度内发生的固态相变的过程。

图1为我公司激光3D双工位淬火设备，主要由大功率激光器、六轴机器手、激光传输和聚焦系统、光学加工头以及控制系统等组成。

光源采用行业先进激光器，经光束耦合器耦合后采用柔性光纤传输，光束波长在970~1070n m之间，光束质量约为4.3m m·m r a d，设备输出功率在2000~6000W，输出光斑直径为0.2~4mm，光束宽度约为20m m。

光学系统由准直、聚焦、光束整形等元件及监控系统组成；机床由六轴机器人和辅助机构（线性导轨）构成，轨道行程为4m，机械手运动直径约8m。

可采用离线编程系统、示教编程和专家编程等方法完成复杂形状零件的三维轨迹规划、编程以及运动程序的生成。

2.激光淬火应用于模具淬火（1）拉延模具淬火根据拉延模具成形的特点，与板料接触的凸R位置和板料流动较大的面需要有高的耐磨性，即高硬度。

如图2所示，拉延模型面上的凸R一般都需要进行淬火处理。

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；

激光加工技术及其应用(精)

激光加工技术及其应用概述:激光加工(Laser Beam Machining,简称LBM是指利用能量密度非常高的激光束对工件进行加工的过程。

激光几乎能加工所有材料,例如,塑料、陶瓷、玻璃、金属、半导体材料、复合材料及生物、医用材料等。

在1960年12月,出生于伊朗的美国科学家贾万率人终于成功地制造并运转了全世界第一台气体激光器——氦氖激光器。

1962年,有三组科学家几乎同时发明了半导体激光器。

1966年,科学家们又研制成了波长可在一段范围内连续调节的有机染料激光器。

此外,还有输出能量大、功率高,而且不依赖电网的化学激光器等纷纷问世。

与传统加工技术相比,激光加工技术有以下特点(1激光功率密度大,工件吸收激光后温度迅速升高而熔化或汽化,即使熔点高、硬度大和质脆的材料(如陶瓷、金刚石等也可用激光加工;(2、激光头与工件不接触,不存在加工工具磨损问题;(3、工件不受应力,不易污染;(4、可以对运动的工件或密封在玻璃壳内的材料加工;(5、激光束的发散角可小于1毫弧,光斑直径可小到微米量级,作用时间可以短到纳秒和皮秒,同时,大功率激光器的连续输出功率又可达千瓦至十千瓦量级,因而激光既适于精密微细加工,又适于大型材料加工;(6、激光束容易控制,易于与精密机械、精密测量技术和电子计算机相结合,实现加工的高度自动化和达到很高的加工精度;(7、在恶劣环境或其他人难以接近的地方,可用机器人进行激光加工。

2.基本原理激光被广泛应用是因为它具有的单色波长、同调性和平行光束等3大特性。

科学家在电管中以光或电流的能量来撞击某些晶体或原子易受激发的物质,使其原子的电子达到受激发的高能量状态。

当这些电子要回复到平静的低能量状态时,原子就会射出光子,以放出多余的能量。

这些被放出的光子又会撞击其它原子,激发更多的原子产生光子,引发一连串的连锁反应,并且都朝同一个方前进,进而形成集中的朝向某一方向的强烈光束。

由此可见,激光几乎是一种单色光波,频率范围极窄,又可在一个狭小的方向内集中高能量,所以利用聚焦后的激光束可以穿透各种材料。

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。

激光淬火技术在钻杆接头螺纹表面硬化处理的应用

中图分类号：ＴＧ１５６．３；ＴＥ９２１．２Ｏ１１９一Ｏ２来自文献标识码：Ａ
文章编号：１００６－７９８１（２０１５）０１～
激光技术自问世以来，以其独特的优越性广受欢迎，美国通用汽车公司于２０世纪７０年代初率先将该项技术用于工业生产，取得了良好的经济效益。我国从７０年代中期开始从事激光表面强化技术的研究，激光表面淬火技术作为激光表面强化领域中最成熟的技术，正在迅速替代传统的加工工艺。激光表面淬火工艺主要用于强化零件表面，以提高金属材料及零件表面的强度、硬度、耐磨性、耐蚀性等机械性能，同时可使零件芯部扔保持较好的韧性，使零件具有耐磨性好，冲击韧性高，疲劳强度高的特点；钻杆钻进和回拖过程中对螺纹强度的要求很高，用传统的表面渗氮硬化技术处理的钻杆接头，其机械强度已无法满足现代大扭矩、长距离钻进的施工需求，急需有一种新技术来替代传统工艺，激光表面淬火技术应运而生。１激光表面淬火原理激光表面淬火属于激光表面硬化的一种，是利用聚焦后的激光束快速加热钢材表面，使其发生相变，形成马氏体淬硬层的过程。由于激光表面淬火加热速度极快（１０５￣１０６ ℃／ｓ），因此过热度大，相变驱动力大，奥氏体形核数目剧增，扩散均匀化来不及进行，奥氏体内碳及合金浓度不均匀性增大，奥氏体中碳含量相似的微观区域变小，随后的快冷（１０４ ℃／ｓ）中不同微观区域内马氏体形成温度有很大差异，产生细小马氏体组织。由于快速加热，珠光体组织通过无扩散转化为奥氏体组织；再加上快速冷却，奥氏体组织通过无扩散转化为马氏体组织，同时残余奥氏体量增加，碳来不及扩散，使过冷奥氏体碳含量增加，马氏体中碳含量增加，硬度提高。激光淬火硬化层深度一般为０．３～ｌｍｍ，硬化层硬度值基本一致。２螺纹表面激光淬火工艺

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。

典型模具材料表面激光淬火技术及工艺参数分析

典型模具材料表面激光淬火技术及工艺参数分析高慧;张文兵【摘要】对常用的典型模具材料选取不同的工艺参数,对其表面进行激光淬火,取样后进行金相组织照片采集、淬火层层深及显微硬度检测分析.经试验结果对比分析,进而得出淬火层的性能与其微观组织以及激光淬火工艺参数三者之间的相互影响规律.为获得较理想微观组织分布和性能优异的淬火层提供了坚实的实验基础,使激光淬火技术在模具的表面强化处理上获得更好的应用.【期刊名称】《北京工业职业技术学院学报》【年(卷),期】2017(016)003【总页数】5页(P1-5)【关键词】激光;淬火层;工艺参数;微观组织【作者】高慧;张文兵【作者单位】北京工业职业技术学院机电工程学院,北京100042;北京工业职业技术学院机电工程学院,北京100042【正文语种】中文【中图分类】TG135模具是现代工业生产的基础工艺装备，作为国民经济的行业基础，模具涉及各个领域，应用广泛。

我国模具生产已进入高速发展期，生产总量已位居世界第3。

目前，模具正向着大型化、小型化、精密化方向发展，由于模具制造要求其表面硬度高、耐磨性好，因此模具表面热处理显得尤为重要，而模具表面热处理也一直是机械加工领域中所重视的问题，传统的热处理已不能适应形状复杂的模具，随着新技术新工艺的发展，最理想的模具表面硬化则是采用激光淬火[1]。

31CrMoV6，38CrMoAl，40Cr，45钢等材料因其性能优良、价格低廉，在模具制造中被广泛应用。

因此，可通过表面激光淬火来提高其综合机械性能。

1.1 激光淬火的机理及优势激光淬火也称激光相变硬化，是以高能量激光束快速扫描工件，使被照射的金属或合金表面温度以极快速度升高到相变点以上，激光束离开被照射部位时，由于热传导作用，处于冷态的基体使其迅速冷却而进行自冷淬火，得到较细小的硬化层组织，其硬度一般高于常规淬火硬度。

从机理上说，激光被金属表面吸收后的最初产物并不是热量，而是一种粒子的过剩能量——束缚电子的激发能、自由电子的动能等，由于金属材料是通过金属键相结合的，其中存在着大量的自由电子，如果激光入射模具表面，光子被电子吸收，使电子由原来的低能级状态跃迁到高能级状态，这就是所谓的激光表面对金属做正功而将激光能量传递给金属。

激光淬火技术及应用

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。

热处理表面淬火的分类以及应用

表面淬火是指被处理工件在表面有限深度范围内加热至相变点以上，然后迅速冷却，在工件表面一定深度范围内达到淬火目的的热处理工艺。

因此，从加热角度考虑，表面淬火仅是在工件表面有限深度范围内加热到相变点以上。

1、表面淬火的分类要在工件表面有限深度内达到相变点以上的温度，必须给工件表面以极高的能量密度来加热，使工件表面的热量来不及向心部传导，以造成极大温差。

因此，表面淬火常以供给表面能量的形式不同而命名及分类，目前可以分为以下几类。

（1）感应加热表面淬火。

即以电磁感应原理在工件表面产生电流密度很高的涡流来加热工件表面的淬火方法。

根据所产生的交流电流的频率不同，可分为高频淬火、中频淬火及高频脉冲淬火三类。

（2）火焰淬火。

即用温度极高的可燃气体火焰直接加热工件表面的表面淬火方法。

（3）电接触加热表面淬火。

即为当低电压大电流的电极引入工件并与之接触，以电极与工件表面的接触电阻发热来加热工件表面的淬火方法。

（4）电解液加热表面淬火。

即工件作为一个电极插入电解液中，利用阴极效应来加热工件表面的淬火方法。

除此之外还有激光加热表面淬火、电子束加热表面淬火、等离子束加热表面淬火等一些表面淬火方法。

2、表面淬火的应用由于这些方法各有其特点及局限性，故均在一定条件下获得应用，其中应用最普遍的是感应加热表面淬火及火焰淬火。

激光束加热、电子束加热的等离子体束加热和等离子体束加热时目前迅速发展着的高能密度加热淬火方法（相关阅读：淬火新工艺的发展及其生产中应用），由于其具有一些其他加热方法所没有的特点，因而正为人们所瞩目。

表面淬火广泛应用于中碳调质钢或球墨铸铁制的机器零件。

因为中碳调质钢经过预先处理以后，再进行表面淬火，既可保持心部有较高的综合机械性能，又可使表面具有较高的硬度和耐磨性。

高碳钢表面淬火后，尽管表面硬度和耐磨性提高了，但是心部的塑性及韧性较低，因此高碳钢的表面淬火主要用于承受较小冲击和交变载荷下工作的工具、量具及高冷硬轧辊。

激光淬火技术特点及应用案例介绍

激光淬火技术作为一种新型的热处理工艺，与传统表面淬火技术相比，技术适用性广，不受感应器制作难度的限制，这一技术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，应用较为广泛。

激光淬火的特点：从质量优势、技术特质、适用材料、实际应用这四个方面来说，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、不需要水或油等冷却介质、铸铁材、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。

激光淬火应用案例：
验收现场
激光淬火设备系统配备4000W光纤耦合半导体激光器，可以单独切换光路的一分二光闸，以及自主研发的双料仓负压式送粉器，可实现长距离的稳定送粉。

一分二光闸
根据实际加工工艺的需要，系统配置行程3米的机器人滑台，以及加工防护围栏、激光器空调房等辅助设施，采用双色高温仪及基于激光功率的过程检测与控制系统，维持加热区温度恒定不变来实现温度-功率闭环控制，保证淬火质量。

满足金属工件激光表面改性/再制造等先进制造工艺需求，广泛应用于电力、能源、交通、军工、冶金、机械制造、矿山、石化等领域。

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表面淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪些？比较它们的优缺点及应用范围？

表面淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪些？比较它们的优缺点及应用范围？表面淬火的目的是什么？常用的淬火方法有哪些？比较它们的优缺点及应用范围？淬火的目的是使材料获得高硬度，常用的方法油淬，水淬，盐浴等方法，前两者容易获得材料，使用范围也比较广，但对于薄材料容易开裂，后者对于开裂的机率较小，详细还要你自己找资料才能解决自身的问题，在此不方便详述！敬谅！表面淬火的目的是什么？常用的表面淬火方法有哪几种增加强度，硬度，提高耐磨性，增长零件的使用寿命。

常用的表面淬火方法按不同零件可分为高频淬火，中频淬火，工频淬火，埋油淬火，火焰淬火，镭射淬火等哪些零件适于进行表面淬火？表面淬火的目的是什么钢铁零件的表面淬火多用于机床传动齿轮、机床主轴、内燃机曲轴、凸轮轴以及其他的零件，其使用的材料为中碳钢或中碳低合金钢等，在进行正火或调质处理后，进行表面的淬火+低温回火处理。

这些零件在工作过程中，其服役条件为弯曲交变载荷或扭转交变载荷作用，既要求表面耐磨性好，同时又能承受冲击作用，可以长期安全可靠地执行。

根据上述要求，零件经过表面淬火后，表层组织为回火马氏体组织，硬度在50HRC以上，故具有良好的耐磨性，由于回火马氏体的比容比原始组织比容小，因此零件淬火后的表层存在压应力的作用，可使零件的弯曲抗力和疲劳抗力显著提高。

而心部组织为细片状珠光体或回火索氏体组织，可确保具有良好的综合力学效能。

另外冷轧辊一类对耐磨以及接触疲劳抗力有一定要求的工件，多用高碳钢制造，进行表面淬火后可较好满足其力学效能的需要。

灰铸铁表面淬火的目的和淬火的方法是什么？很急热处理炉之灰铸铁表面淬火和表面化学热处理热处理工艺：火焰淬火加热：适合采用火焰淬火的灰铸铁的化合碳在0.5%~0.7%（质量分数）范围内，化合碳较少，淬火后硬度偏低；化合碳大于0.8%(质量分数)，淬裂敏感性高，不适合采用火焰淬火工艺方法。

淬火加热温度为850~950C 回火：在150~205C消除应力回火，将减小变形和开裂，也增加硬化层韧性其他：可获得硬度高、耐磨性好的马氏体外层和软的心部组织的复合结构热处理工艺：感应淬火加热：适合于感应淬火的铸铁的化合碳含量推荐为0.4%~0.5%(质量分数)。

金属材料表面激光淬火技术的应用

金属材料表面激光淬火技术的应用周金科光信0801班20081182015金属材料表面激光淬火技术的应用是以工业应用为目的，重点从两个方面研究了金属材料表面激光强化和改性的若干关键技术。

第一，金属材料激光表面硬化技术研究。

以应用需求为目标，研究某些钢铁材料构成的机器设备、零部件的表面强化技术，寻求更有效、更经济、更方便地提高机器设备零部件表面性能的新方法、新工艺，拓宽激光热处理的应用范围，推动激光表面处理技术工业化进程。

第二，金属材料激光表面熔覆技术研究。

以提高材料表面的耐磨、耐蚀等性能为目的，采用预置和送粉熔覆工艺方式，对常用的镍基合金和镍基碳化钨金属陶瓷合金涂层进行系统研究。

针对阻碍激光熔覆技术工业化推广应用进程的主要问题之一的熔覆层裂纹问题，为寻求该问题的有效解决方法，从熔覆材料体系的设计、熔覆工艺的探索和规范以及在工艺规范条件下激光与熔覆材料的相互作用关系、涂层组织和性能到工件表面的最后强化和改性效果，进行了系统实验研究和机理分析。

一、金属材料激光表面硬化技术研究。

研究了激光表面淬火工艺参数和硬化层性能、强化效果之间的关系，对大面积激光淬火技术的基础理论及搭接方法对组织性能的影响规律进行了探讨。

并结合工业应用，对包装机械用模切辊、挤塑机换网器、化工行业用过丝辊和铁路钢轨等的激光表面强化技术进行了系统研究，获得了对这些零部件进行激光表面强化的成熟的工艺，解决了这些零部件激光表面强化过程中的关键技术。

实验和研究的结果及主要结论，综合起来有以下几个方面：1．影响金属材料激光表面强化效果的因素有很多，可分为四个方面：(1)激光参数，(2)材料特性，(3)工艺参数，(4)环境条件。

但在实际实践中，影响因素主要是激光功率和工艺参数。

实验表明，对于任何工件的表面强化，均存在一最佳的工艺参数组合。

2．首次成功地实现了模切机模切辊的大面积激光表面强化。

该方法克服了常规硬化方法的不足，加工速度快、成本低、操作简便、实用性强。

激光表面强化技术应用

激光表面强化技术激光是一种相位一致、波长一定、方向性极强的电磁波，激光束由一系列反射镜和透镜来控制，可以聚焦成直径很小的光(直径只有0．1mm)，从而可以获得极高的功率密度(104~10W／cm2)。

激光与金属之间的互相作用按激光强度和辐射时间分为几个阶段：吸收光束、能量传递、金属组织的改变和激光作用的冷却等。

它对材料表面可产生加热、熔化和冲击作用。

随着大功率激光器以及激光束调制、瞄准等技术的发展，激光技术进入到金属材料表面热处理和表面合金化技术领域，并在近几年得到迅速发展。

一、激光表面强化技术常用的激光表面强化技术主要有三种：激光表面淬火、激光熔凝淬火、激光熔覆与合金化。

激光表面淬火是激光表面处理中最成熟、应用最广泛的一种技术。

将激光照射到具有固态相变的铁碳合金工件表面上，使表面温度迅速升到材料相变温度；当激光移开后，表层被处于常温的内层材料迅速冷却而自行淬火，从而使表层组织结构和性能发生明显变化。

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。

淬硬层一般在0.1～1.2mm。

可以对形状复杂的零件和不能用其它常规方法处理的零件进行局部硬化处理．如具有沟槽的零件。

由于激光加热速度快，因而热影响区小．淬火应力及变形小。

一般认为激光淬火处理几乎不产生变形，但厚度小于5mm的零件其变形仍不可忽视。

激光熔凝淬火是以高功率密度的激光，在极短的时间内与金属相互作用，使金属表面局部区域在瞬间被加热到熔化状态。

随后，借助冷态金属基体的吸热和传导作用，使得已熔化的表层金属快速凝固，产生细小的铸态组织。

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，一般在1.5～2.5mm。

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。

淬火的应用

淬火的应用一、引言淬火是一种金属热处理工艺，通过快速冷却来提高金属的硬度和强度。

这种工艺广泛应用于各种工业领域，因为它可以提高金属零件的性能和寿命。

本文将探讨淬火在不同领域的应用，以及未来发展方向。

二、淬火在汽车制造业的应用汽车制造业是淬火应用的重要领域之一。

汽车零件如发动机缸体、曲轴、连杆和齿轮等都需要承受高强度的压力和摩擦力，因此需要具有良好的硬度和耐磨性。

通过淬火处理，可以显著提高这些零件的性能和使用寿命。

此外，淬火还可以提高汽车外观件的硬度和抗刮擦性，从而提高汽车的美观度和保值率。

三、淬火在航空航天业的应用航空航天业对材料性能的要求极高，因此淬火在该领域的应用也非常广泛。

飞机和航天器的许多关键部件，如涡轮盘、叶片和轴类零件等，都需要具有极高的强度和疲劳寿命。

通过淬火处理，可以显著提高这些零件的性能，确保飞行的安全性和可靠性。

此外，淬火还可以用于航空航天器的轻量化设计，从而提高燃料效率和飞行速度。

四、淬火在刀具和工具制造的应用刀具和工具制造是淬火的另一个重要应用领域。

许多刀具和工具都需要具有高硬度和耐磨性，以便在高速切削和反复使用中保持锋利和耐久。

通过淬火处理，可以显著提高这些刀具和工具的性能和使用寿命。

此外，淬火还可以用于制作一些特殊工具，如剪刀、钳子和扳手等，以满足特定的工作需求。

五、淬火在医疗器械制造的应用随着医疗技术的不断发展，医疗器械制造对材料性能的要求也越来越高。

许多医疗器械如手术刀、植入物和牙科器械等都需要具有高硬度和耐磨性，以确保手术的成功和患者的安全。

通过淬火处理，可以显著提高这些医疗器械的性能和使用寿命，从而提高医疗效果和患者的满意度。

六、淬火的未来展望随着科技的不断进步，淬火技术也在不断发展。

未来，淬火将会在以下几个方面取得更大的进展：1.智能化控制：随着工业4.0和智能制造的兴起，淬火的智能化控制将成为未来的重要发展方向。

通过引入物联网技术和大数据分析，可以实现淬火过程的实时监测和优化控制，进一步提高产品质量和生产效率。