激光表面淬火技术原理
激光表面处理技术
激光表面处理组织
高碳钢也可分为两层：外层是隐针马氏体； 内层是隐针马氏体加未溶碳化物。
铸铁大致可分为三层：表层是熔化－凝固所 得的树枝状结晶，此区随扫描速度的增大而减 小；第二层是隐针马氏体加少量残留的石墨及 磷共晶组织；第三层是较低温度下形成的马氏 体。
激光表面处理技术优
点
激光表面处理是采用大功率密度的激光 束,以非接触性的方式加热材料表面, 借助 于材料表面本身传导冷却,来实现其表面 改性的工艺方法。它在材料加工中的如
激光冲击处理特点
激光冲击处理具有应变影响层深,，冲击区域和压 力可控,对表面粗糙度影响小，易于自动化等特点。 与喷丸相比，激光冲击处理获得的残余压应力层 可达1 mm,是喷丸的2~5 倍。而挤压、撞击强化 等强化技术只能对平面或规则回转面进行。另外， 激光冲击处理能很好地保持强化位置的表面粗糙
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。
合金化层与及基体间 激光表面合金化工艺的最大冶特点金是结仅合在熔化区和
很小的影响区内发生成分、组织和性能的变化, 对基体的热效应可减少到最低限度,引起的变形 也极小。它既可满足表面的使用需要,同时又不 牺牲结构的整体特性。它的另一显著特点是所用
表面淬火的原理及应用视频
表面淬火的原理及应用视频1. 简介表面淬火是一种通过控制材料表面冷却速率实现的热处理技术。
它包括对材料进行局部加热，并在加热后迅速冷却，以改变材料的表面组织结构和性能。
表面淬火广泛应用于许多领域，例如机械制造、航空航天、汽车工业等。
2. 原理表面淬火的原理是将材料表面加热至高温状态，然后迅速冷却，使材料表面形成马氏体组织或硬质化相，从而达到提高材料硬度和耐磨性的目的。
表面淬火的原理包括以下几个方面：2.1 加热阶段在表面淬火过程中，首先对材料表面进行加热，通常采用火焰加热、电阻加热或激光加热等方法。
加热时应控制加热温度和时间，使材料表面达到所需的高温状态。
2.2 冷却阶段在加热后，迅速对材料表面进行冷却，以使材料表面结构发生变化。
冷却方法常用的包括水淬、油淬、气体淬等方式，具体选择冷却方式根据材料的性质和应用要求而定。
2.3 表面组织改变通过控制加热和冷却过程，使材料表面的组织结构发生改变。
通常情况下，材料表面会形成马氏体组织或硬质化相，从而提高材料的硬度、强度和耐磨性。
3. 应用视频以下是一个表面淬火的应用视频，展示了表面淬火技术在实际生产中的应用情况：•视频标题：表面淬火技术在工业生产中的应用•视频时长：3分钟•视频内容：1.简要介绍表面淬火的原理和特点；2.展示实际工业生产中采用表面淬火技术的案例；3.分析使用表面淬火技术后材料表面性能的改善情况；4.引导观看者了解更多有关表面淬火的相关知识和应用领域。
4. 总结表面淬火是一种通过控制材料表面冷却速率来改变材料表面性能的热处理技术。
它可以提高材料的硬度、强度和耐磨性，广泛应用于机械制造、航空航天、汽车工业等领域。
通过观看应用视频，可以更直观地了解表面淬火技术在工业生产中的应用情况，进一步了解表面淬火的原理和特点。
精选表面工程学三表面淬火
表面淬火中的软带问题
特大轴承表面淬火的软带问题
利用高能束（激光束、电子束、等离子束）在被处理工件表面的能量转换加热工件，使其快速加热到Ac3或Acm相变温度以上，然后利用自身快速冷却，在材料表面获得硬化层。
第四节 高能束表面淬火技术
第七章 气相沉积技术
5.4.1 高能束表面改性
图4－3 钢的磁导率、电阻率与加热温度的关系
感应加热淬火技术的基本原理（3）
以齿轮加工为例锻打毛坯→正火处理(~220HB)→粗加工→调质处理（~250HB）→精加工（滚齿）→感应加热淬火→回火（~55HRC）→磨削
二、 感应加热表面淬火工艺流程
齿轮高频淬火
热效率高、加热时间短； 工件表面氧化、脱碳比较轻，变形小； 比普通热处理具有更优异的机械性能； 设备易于实现机械化自动生产，生产效率高； 零件棱边易过热，形状复杂的零件难以保证温度均匀； 设备投资较大。
(图中所示为一个半导体二极管激光器和五美元钞票大小的对比。)如今，这样的芯片随处可见，比如说CD播放器、蓝光播放器、红色激光笔并构成了全球电信网络的骨干。
在工业上，激光被用作永远不会变钝的锯和钻头。最初人们使用激光来加工硬度很高的材料，如钻石，或非常柔软的材料，例如婴儿奶瓶的奶嘴。 低功率激光可以切割和焊接塑料；高功率激光可以切割和焊接金属。早期的工业激光器，必须要有非常庞大的体形，才能产生足够的能量，但新型固态激光器却非常小巧，给人印象深刻：如今一段细光纤或几分之一毫米厚、扑克大小的盘片就能产生千瓦级的能量，足以切开几厘米厚的金属片。
硬化层的厚度可用金相法和硬度法测定。
表面淬火层的组织和硬度分布
硬度法测定硬化层的厚度
金相法测定硬化层的厚度
（1） 表面硬度：经高频加热淬火的工件其表面硬度比普通淬火高2～5个HRC。这是由于表面淬火晶粒细化和高的残余压应力。
表面淬火方法
表面淬火方法一:感应加热表面淬火定义:感应加热表面淬火是利用感应电流通过工件产生的热效应，使工件表面局部加热，继之快速冷却，以获得马氏体组织的工艺。
分类:分为高频淬火，中频淬火，和高频脉冲淬火即微感应淬火三类。
1:感应加热基本原理:(1)感应加热的物理基础;当工件放在通有交变电流的感应圈中，在交变电流所产生的交变磁场作用下将产生感应电动势。
电流透人深度随着工件材料的电阻串的增加而增加，随工件材料的导磁串及电流频率的增加而减小。
钢的电阻率随着加热温度的升高而增大，在800-900?时，各类钢的电阻率基本相等，通常把20?时的电流透人深度称为"冷态电流透人深度"，而把800?时的电流透入深度。
称为热态电流透人深度。
(2)感应加热的物理过程感应加热开始时，工件处于室温，电流透入深度很小，仅在此薄层内进行加热。
表面温度升高，薄层有-定深度，且温度超过磁性转变点(或转变成奥氏体)时，此薄层变为顺磁体，交变电流产生的磁力线移向与之毗连的内侧铁磁体处，涡流移向内侧铁磁体处，由于表面电流密度下降，而在紧靠顺磁体层的铁磁体处，电流密度剧增，此处迅速被加热，温度也很快升高。
此时工件截面内最大密度的涡流由表面向心部逐渐推移，同时自表面向心部依次加热。
这种加热方式称为透人式加热、当变成顺磁体的高温层的厚度超过热态电流进入的深度后，涡流不再向内部推移，而按着热态特性分布，继续加热时，电能只在热态电流透人层范围内变成热量，此层的温度继续升高。
与此同时，由于热传导的作用，热量向工件内部传递，加热层厚度增厚，这时工件内部的加热和普通加热相同，称为传导式加热。
透入式加热较传导式加热有如下特点:(a)表面的温度超过A2点以后，最大密度的涡流移向内层，表层加热速度开始变慢，不易过热，而传导式加热随着加热时间的延长，表面继续加热容易过热;(b)加热迅速，热损失小，热效率高;(c)热量分布较陡，淬火后过渡层较窄，使表面压应力提高，2.感应加热表面淬火工艺(1)根据零件尺寸及硬化层深度的要求，合理选择设备。
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。
表面淬火
3、高频感应加热表面淬火后的组织和性能
快速加热时钢的相变特点
1）临界温度升高，转变在较宽的温度范围内完成 2）奥氏体晶粒较细 3）奥氏体成分不均匀
ρ—工件电阻率 μ——工件的相对导磁率 f——电流频率 可见： 1）f愈高， δ小，淬硬层深度越浅。 2） ρ愈大， μ愈小，δ越大。
工频：50Hz，功率密度0.1～100W/cm2； 中频：＜10kHz，功率密度＜ 5 W/cm2；
3.3、表面淬火
3.3 、表面淬火 3.3、表面淬火
• 要点：用快速加热法，使零件表面层很快地达到淬火温 度（A化），在热量传至内部之前，立即冷却使表 面层淬硬。 • 材料：中碳钢及中碳合金钢，如40、45、40Cr。 感应加热 • 分类（加热方法） 火焰加热 激光加热
（一）感应加热表面淬火
感应加热表面淬火示意图
下一页 返 回 金属热处理工艺 , SMSE,CUMT 本章首页 上一页
集肤效应示意图
表面淬火的发展
感应淬火原
50300
f
返 回
金属热处理工艺 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
返
回
金属热处理工艺 , SMSE,CUMT
本章首页 上一页
下一页
50300
f
2、分类（按电源频率）
预处理： 表面淬火前，须对零件进行正火或调质处理，以保证 零件心部具有良好的综合性能。 硬化层深度的确定： 抗磨损：1～6.5mm 抗疲劳：2～12mm 感应加热淬火温度 由于感应加热速度快，但组织转变又具有热滞后，为使组织 转变充分，所以感应加热温度应比常规加热温度提高30～50℃。 后处理： 表面淬火后，一般要对零件进行低温（160～200 ℃）回火 处理，以降低淬火应力和脆性。
激光加热表面淬火原理【详解】
表面淬火技术原理: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。
技术特点 :1.激光淬火马氏体晶粒更细、位错密度更高，硬度更高，耐磨性更好。
2.变形极小，甚至无变形，适合于高精度零件处理，部分场合可作为材科和零件的最后处理工序。
3.无需回火，淬火表面得到压应力，不易产生裂纹。
4.如工柔牲好，适用面广，可方便地处理大尺寸工件和沟、槽、深孔、内孔、盲孔等局部区域。
5可根据需要调整硬化层深浅。
6.硬度梯度非常小，硬度基本不随激光硬化层深变化而变化。
7.适合的材料广泛，包括各种中高碳钢、工具钢、模具钢以及铸铁材料等。
8.加工过程自动化控制，工期短，质量稳定。
9.低碳环保，无需冷却介质，无废气废水排放。
技术参数 :适合材质：各类中高碳钢、铸铁淬火硬度：一般可比感应淬火高1-5HRC 淬火深度：0.1-1.2mm 应用领域激光淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的难题，已大量应用于冶金、汽车、模具、五金、轻工、机械制造等行业。
适合各类型零件的热处理：1.难以进入热处理炉的大型工件。
2.仅需对沟、槽、孔、边、刃口等局部表面进行热处理的工件。
3.常规热处理工艺难以处理到的部位。
4.对热处理变形量要求高的精密零件。
5.铸铁工件表面的热处理。
6.常规热处理工艺易产生裂纹的零件。
7.常规热处理工艺达不到硬度要求的零件。
激光表面修复技术原理通过在基材表面添加不同成分、性能的熔覆材料，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，在基材表面形成与其为冶金结合的具有特殊物理、化学或力学性能的添料熔覆层。
技术特点 :1.激光熔覆层与基体为致密冶金结合，结合强度高，不脱落。
2. 加工过程热影响区和热变形小，不改变基材内部金属性能。
3. 可实现工件表面性能的定制，熔覆耐磨损、耐腐蚀、耐高温等特殊功能层。
718hh激光淬火硬度
718hh激光淬火硬度
激光淬火是一种先进的热处理技术，通过将材料暴露在高能量激光束下，使其迅速升温并快速冷却，从而显著提高材料的硬度和耐磨性。
718hh激光淬火硬度是指使用激光淬火技术处理后的718hh钢材料的硬度水平。
718hh钢是一种高强度、高温合金钢，具有良好的耐热性和耐腐蚀性能。
然而，传统的热处理方法无法满足其在高温和高压环境下的要求。
激光淬火技术的应用为解决这一问题提供了新的途径。
激光淬火技术的核心是利用激光束的高能量，将材料局部加热到临界温度以上，然后通过快速冷却来实现淬火效果。
激光淬火过程中，激光束的高能量使材料表面迅速升温，而快速冷却则使材料迅速冷却，从而形成高硬度的淬火层。
718hh激光淬火硬度的提高主要归功于淬火层的形成。
淬火层通常具有高硬度、高强度和优异的耐磨性能，能够有效提高材料的使用寿命和耐久性。
此外，激光淬火还可以提高材料的表面质量，并具有良好的尺寸稳定性和形状控制能力。
718hh激光淬火硬度的提高对于一些特定领域的应用具有重要意义。
例如，在航空航天、汽车制造和工程机械等领域，材料的硬度和耐磨性往往是关键性能指标。
通过激光淬火技术，可以显著提高材料的硬度，从而增强其在高温和高压环境下的使用性能。
718hh激光淬火硬度的提高是一项具有重要意义的热处理技术，能够显著改善材料的硬度和耐磨性能。
该技术的应用为高强度、高温合金钢材料在特定领域的应用提供了新的解决方案。
随着激光技术的不断发展和完善，相信激光淬火技术将在更广泛的领域得到应用，并为材料的性能提升带来更多可能性。
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。
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。
激光表面淬火名词解释
激光表面淬火名词解释
激光表面淬火是一种采用激光作为热源进行加热和淬火处理的
表面处理方法。
其基本原理是利用激光束的高能量密度，将激光能量聚焦在材料表面的小区域上，瞬间加热材料表层，然后迅速冷却，使其产生快速固化和淬火的效果。
激光表面淬火的主要特点包括：
1. 高能量密度：激光束聚焦后能量密度非常高，可以瞬间加热材料表层到很高的温度，达到淬火的要求。
2. 快速加热和冷却：激光能量作用时间非常短暂，可以实现快速加热和冷却的效果，避免了传统淬火中可能产生的变形和裂纹等问题。
3. 局部性能改善：激光表面淬火只在局部区域进行处理，可以有选择性地改善材料表面的性能，同时保持材料的内部结构不变。
4. 精确控制：激光表面淬火可以通过调整激光功率、扫描速度和淬火参数等来精确控制材料的淬火效果，实现定制化的处理。
激光表面淬火在工业生产中广泛应用于金属材料的硬化处理、提高材料表面硬度和耐磨性、改善材料的耐腐蚀性能等方面，具有高效、精确、可控等优点。
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。
激光淬火的原理
激光淬火的原理
激光淬火是利用激光束在极短时间内对工件表面进行加热，使其迅速达到高温状态，并通过快速冷却的方式，使表面硬度迅速提高，从而形成一定的淬硬层。
其原理主要包括以下几个方面：
1.激光束的能量高度集中，能够在短时间内使工件表面温度急剧升高，从而达到淬硬的目的。
2.由于激光淬火具有极高的加热速度和冷却速度，因此可以有效避免淬火过程中的质量问题，例如温度分布不均和应力集中等问题。
3.利用激光淬火可以使淬硬层的厚度和深度得到控制，从而使工件表面形成一定的淬硬层，能够有效提高其耐磨性、耐腐蚀性、疲劳性和强度等性能。
4.激光淬火不需要加入淬火介质，因此可以避免淬火介质对环境的破坏和对工件表面的污染，具有很好的环保性和经济性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
表面淬火技术原理
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
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。
技术特点
1.激光淬火马氏体晶粒更细、位错密度更高，硬度更高，耐磨性更好。
2.变形极小，甚至无变形，适合于高精度零件处理，部分场合可作为材科和零件的最后处理工序。
3.无需回火，淬火表面得到压应力，不易产生裂纹。
4.如工柔牲好，适用面广，可方便地处理大尺寸工件和沟、槽、深孔、内孔、盲孔等局部区域。
5可根据需要调整硬化层深浅。
6.硬度梯度非常小，硬度基本不随激光硬化层深变化而变化。
7.适合的材料广泛，包括各种中高碳钢、工具钢、模具钢以及铸铁材料等。
8.加工过程自动化控制，工期短，质量稳定。
9.低碳环保，无需冷却介质，无废气废水排放。
技术参数
适合材质：各类中高碳钢、铸铁
淬火硬度：一般可比感应淬火高1-5HRC
淬火深度：0.1-1.2mm
应用领域
激光淬火技术解决了许多常规热处理工艺无法解决的难题，已大量应用于冶金、汽车、模具、五金、轻工、机械制造等行业。
适合各类型零件的热处理：
1.难以进入热处理炉的大型工件。
2.仅需对沟、槽、孔、边、刃口等局部表面进行热处理的工件。
3.常规热处理工艺难以处理到的部位。
4.对热处理变形量要求高的精密零件。
5.铸铁工件表面的热处理。
6.常规热处理工艺易产生裂纹的零件。
7.常规热处理工艺达不到硬度要求的零件。
激光表面修复技术原理
通过在基材表面添加不同成分、性能的熔覆材料，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，在基材表面形成与其为冶金结合的具有特殊物理、化学或力学性能的添料熔覆层。
技术特点
1. 激光熔覆层与基体为致密冶金结合，结合强度高，不脱落。
2. 加工过程热影响区和热变形小，不改变基材内部金属性能。
3. 可实现工件表面性能的定制，熔覆耐磨损、耐腐蚀、耐高温等特殊功能层。
4. 可制备由底层、中间层及表层组成的各具特点的梯度功能熔覆层。
5. 适合的材料广泛，常见各类钢、合金钢及铸铁均可加工。
6. 加工过程自动化控制，工期短，质量稳定。
7. 低碳环保，无废气废水排放。
技术参数
适合材质：各类钢、铸铁
熔覆硬度：HRC20-HRC60
熔覆厚度：单层0.1-0.3mm，可累积
结合强度：>本体材料的90%
应用领域：激光熔覆技术解决了振动焊、氩弧焊、喷涂、镀层等传统修理方法无法解决的材料选用局限性、工艺过程热应力、热变形、材料晶粒粗大、基体材料结合强度难以保证的矛盾，已大量应用于船舶、电力、冶金、石化、机械、汽车、模具、五金等行业。
适合各类型高精设备核心部件的磨损修复：
1.各种回转件的轴承位(轴颈)、孔径磨损部位，如汽轮机转子轴、气体压缩机转子轴、大型电机发电机轴等高速旋件、大型轧辊等。
2.各种设备表面的磨损、腐蚀部位。
3.各种减速机、分齿箱等箱体孔径的磨损、腐蚀部位。
4.曲轴表面磨损、拉伤、腐蚀、裂纹等。
5.柱塞、活塞杆等往复工作面。
6.各类球阀球体表面。
7.大型模具表面。
8.铸铁工件表面。
9.各种零件机械加工超差修复。