大功率激光加工技术在机械工业中的应用

3.激光硬化

激光硬化就是激光淬火，是用高能激光束快速扫描气缸孔表面，在表面极薄一层的小区域内(光斑大小)快速吸收能量而使温度急剧上升（见图2、图3）。由于金属基体优良的传热、导热性，表面热量迅速传到气缸基体的其他部分，从而在极短的瞬间完成自冷淬火，实现气缸孔表面的相变硬化。

激光表面硬化与常规的硬化工艺相比，其发展历史很短，但从已取得的效果来看，激光硬化处理工艺是一种具有很多特点的表面硬化处理新工艺。

其主要特点有：

（1）材料表面的高速加热和高速自冷。
（2）激光硬化处理后的工件表面硬度高，比常规淬火要高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。
（4）可以对形状复杂的零件和不能使用其他常规方法处理的零件进行局部硬化处理。同时，也可以根据需要在同一零件的不同部位进行不同的激光硬化处理。
（5）激光硬化工艺周期短，生产效率高，工艺过程易实现计算机控制，自动化程度高，可纳入生产流水线。
（6）激光硬化靠热量由表及里的传导自冷，无需冷却介质，对环境无污染。

由热处理理论可知，材料热处理后的硬度与温度的变化速率有密切关系。变化速率越大，硬度越高，耐磨性越好。激光淬火后，在工件表面可得到晶体细化、组织致密的马氏体和莱氏体，表层石墨消失，碳化物含量增加，弥散度提高，在次表层产生残余奥氏体。对铸铁材料来说，工件表面硬度大幅度提高后，硬度可从原来的180～250HV提高到1000HV左右，耐磨性提高3～4倍以上，而且工件表面的抗疲劳性能和抗腐蚀性能也获得明显提高。

随着大功率激光器的研制成功，激光加工技术在机械工业得到迅速发展和广泛应用，大功率激光切割焊接技术必将为民族工业起到很好的助推作用！(end)