1、激光熱處理技術
激光淬火熱處理是以高能量密度(103~108W/cm2)的激光束快速照射零件表面,使其硬化層部位瞬間吸收的光能立即轉化為熱能,使激光作用區溫度急劇上升達到材料的相變點以上形成奧氏體;此時零件基體呈冷態,與加熱區之間有極高的溫度梯度,一旦停止激光照射,其加熱區因急冷而發生直冷淬火熱處理,使金屬表面的奧氏體轉變成馬氏體,而這種馬氏體組織十分細小,具有比常規淬火更高的組織缺陷密度。由于冷速極快(104~109℃/S),碳原子來不及擴散,因此馬氏體含碳量較高,殘留奧氏體也獲得較高的位錯密度,使材料具有畸變強化效果,從而顯著提高了零件表面的耐磨性;同時硬化層內殘留有相當大的壓應力,又顯著增加了零件表面的疲勞強度。利用這一特點對零件表面實施激光淬火,可以顯著提高材料的耐磨性能和抗疲勞性能。
2、激光表面淬火熱處理的優點
1)由于激光加熱速度快,進入零件內部的熱量少,由此帶來的熱畸變最小(畸變量為高頻淬火的1/3~1/10),不影響齒輪的精度等級,一般不需要研磨齒面,可以代替滲碳、滲氮、氮化等表面化學熱處理和感應表面淬火等傳統工藝。可大大降低生產成本,提高生產效率。
2)該工藝為非接觸式,可以處理零件的特定部位以及其他工藝方法難以處理的部位,如窄小的溝槽和底面等。
3)該工藝為自冷卻方式,無需淬火液,是一種清潔的熱處理技術。
4)配有計算機控制的多位空間運動工作臺的大功率激光器,特別適用于生產效率很高的機械化自動生產,可以直接安排在生產線上,以實現自動化生產。
5)對齒輪進行激光淬火,可以獲得理想的硬度和硬化層分布,大幅度提高了齒輪耐磨性和抗疲勞性能。
3、激光熱處理技術的應用
目前,激光表面淬火熱處理技術已在一些汽車零件上得到推廣使用,如汽車發動機汽缸內壁、曲軸、灰鑄鐵閥門桿、閥座及汽車轉向器殼體內表面、汽車轉向器齒輪等。試驗證明,經激光表面熱處理的汽車零件,不僅畸變很小,而且零件表面的耐磨性能和抗疲勞性能很高。