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课程名称：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
教学目标
了解激光表面淬火的原理和工艺特点。
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1 激光的不同热作用与强化类型
图2 激光参数与不同应用的关系
激光淬火
激光淬火的原理
激光淬火与传统淬火热处理机理完全一致：A化后以大于M形成的
临界冷却速度冷却下来。
图3 钢材不同热处理的加热温度
图4 共析钢的等温转变图
激光淬火的原理
图5 共析钢的等温转变和连续转变图
（1）获得晶粒极细的马氏体；
（2）淬硬层中位错密度很高；
（3）表层形成压应力。
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%；
01
加热速度快，热影响区小，淬火应力及变形小；
02
热处理的柔性好，可对深孔、凹槽等进行局部硬化；
03
工艺周期短，生产效率高，容易实现自动化；
04
激光淬火无需冷却介质，对环境污染小。
05
激光淬火的特点
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
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
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