激光淬火預(yù)處理的目的：

　　1、獲得金屬基體表面均勻、致密、無(wú)缺陷及低雜質(zhì)的表層組織;

　　2、獲得高致密性表面結(jié)構(gòu)和良好的耐磨性能;

　　3、獲得均勻一致的表面力學(xué)性能，提高工件表面光潔度、降低疲勞強(qiáng)度和延長(zhǎng)使用壽命;

　　4、使工件在高溫下保持良好的熱穩(wěn)定性。

激光淬火優(yōu)勢(shì)：

　　1.激光淬火設(shè)備容易操作，在金屬表面進(jìn)行加熱和冷卻，具有速度快、熱影響小、變形小等特點(diǎn)，適用于表面熱處理;

　　2.激光淬火可以替代傳統(tǒng)淬火工藝，適用于多個(gè)工件的淬火;

　　3.可以控制表面和深度溫度場(chǎng)的分布，對(duì)不同材料的淬火深度可以實(shí)現(xiàn)可調(diào)節(jié);

　　4.對(duì)工件進(jìn)行局部淬火時(shí)，激光束不會(huì)直接加熱到工件的表面，而是通過(guò)焦點(diǎn)區(qū)域作用于工件的表層。這種方法能工件表面和內(nèi)部的均勻淬火，防止產(chǎn)生馬氏體、珠光體等組織;

　　5.激光淬火可提高材料的耐磨性、抗疲勞強(qiáng)度和抗蝕能力;

　　6.激光淬火可以使材料的力學(xué)性能達(dá)到佳狀態(tài)，如彈性模量和抗拉強(qiáng)度。

　　激光表面淬火的原理與普通熱處理相同，但加熱時(shí)間很短(在千分之幾秒至零點(diǎn)幾秒范圍內(nèi))、面積小、冷卻時(shí)間短，即用激光作為熱源，快速加熱金屬表面一小塊區(qū)域，使其奧氏體化，然后淬火強(qiáng)化。理論和實(shí)踐都證實(shí)，表面溫度和熱穿透深度都與激光照射持續(xù)時(shí)間的平方根成正比。因此，可以通過(guò)適當(dāng)調(diào)整光斑尺寸、掃描速度和激光功率來(lái)控制表面溫度和熱穿透深度。當(dāng)激光束離開被加熱表面時(shí)，那里的熱量很快轉(zhuǎn)移到表面其余的冷態(tài)，相當(dāng)于自冷淬火，無(wú)需采取其他快速冷卻措施。激光束掃描時(shí)，還可以通過(guò)改變光束擺動(dòng)的幅度和頻率來(lái)調(diào)節(jié)功率密度，從而控制淬火層的深度和覆蓋范圍。

　與普通熱處理相比，激光淬火技術(shù)具有以下特點(diǎn)。

　　1、加熱速度極快，工件熱變形極小。由于激光功率密度高，加熱速率可達(dá)1010℃/s，熱影響區(qū)小，工件熱變形小。

　　2、冷卻速度非?？?。在工件有足夠質(zhì)量的前提下，冷卻速率可達(dá)1023℃/s;不需要冷卻介質(zhì)，通過(guò)從表面向內(nèi)部的熱傳導(dǎo)進(jìn)行自冷淬火。

　　3、工件經(jīng)激光淬火后，表面獲得細(xì)小的馬氏體組織，具有較高的表面硬度(比普通淬火硬度值高15%～20%)和較高的疲勞強(qiáng)度(表面有殘余壓應(yīng)力以上) 4000MPa)。

　　4、由于激光束的掃描(加熱)面積很小，可以加工形狀復(fù)雜的工件(如小凹槽、盲孔、小孔、薄壁件等)或局部加工加工非常，還可以根據(jù)需要對(duì)同一零件的不同部位進(jìn)行不同的處理。

　　5、不需要加熱介質(zhì)，不會(huì)排放氣體污染環(huán)境，有利于保護(hù)環(huán)境。

　　6、節(jié)能，且工件表面潔凈，處理后無(wú)需打磨，可作為工件精加工的后一道工序。

　　激光表面淬火的大缺點(diǎn)是激光發(fā)生器價(jià)格昂貴。

　　由于激光表面淬火的上述優(yōu)點(diǎn)，雖然研制時(shí)間短，但進(jìn)展快，已成功應(yīng)用于一些機(jī)械產(chǎn)品的生產(chǎn)，如變速箱齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)缸套、軸承套圈和導(dǎo)軌等。鐵軌等等。

鑲件表面淬火：汽車模具上鑲件的表面淬火主要是指修邊模修邊鑲件的淬火和整形模整形鑲件的淬火。

　　對(duì)于切邊鑲件或整形鑲件，常規(guī)火焰淬火后鑲件變形較大，淬火后需要進(jìn)行二次加工消除變形。工件生產(chǎn)周期長(zhǎng)，淬火硬度難以控制。特別是成型鑲件，由于成型表面需要淬火，淬火面積大，極易發(fā)生回火，導(dǎo)致表面硬度不合格。經(jīng)過(guò)研究和實(shí)踐，我們發(fā)現(xiàn)激光淬火可以有效控制鑲件的變形和硬度不合格。

淬火油通?？梢杂糜谝韵铝悴考安馁|(zhì)：

　　1、 模具：生產(chǎn)曲軸、連桿、轉(zhuǎn)向節(jié)等傳動(dòng)部件需要使用模具，這些模具的尺寸較大，而且不容易淬透，如果冷速過(guò)快，工件容易裂開。因此，建議使用快速、超速淬火油。

　　2、 齒輪：這類產(chǎn)品通常需要經(jīng)過(guò)滲碳熱處理，以提高齒輪的耐磨性和抗疲勞性能。對(duì)于中小型齒輪，還需要考慮變形性和的要求，因此通常會(huì)使用淬火油作為冷卻介質(zhì)。


　　3、板簧：這類零件的厚度變化較大，容易產(chǎn)生裂紋，同時(shí)也不容易淬硬，因此需要采用快速淬火油。

　　4：標(biāo)準(zhǔn)件：這種產(chǎn)品，其尺寸和形狀都按照特定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行制造和生產(chǎn)，通常具有統(tǒng)一的規(guī)格和質(zhì)量要求。

　　這種產(chǎn)品材質(zhì)多樣，且大多數(shù)小件零件采用多用連續(xù)爐生產(chǎn)，淬火油進(jìn)行冷卻。此外，軸承鋼、高速鋼和不銹鋼等材料制造的小件產(chǎn)品，同樣也采用多用爐生產(chǎn)，并使用多用爐淬火油作為冷卻介質(zhì)。

　　淬火油的一般使用溫度為60~80攝氏度，并配有冷卻和攪拌裝置，以油品不易老化。在淬火油的使用過(guò)程中，嚴(yán)格遵守?zé)崽幚砉に囈?，以防止外?lái)污染。同時(shí)，還需要監(jiān)測(cè)油品的狀態(tài)，并及時(shí)采取調(diào)整措施，這是淬火油良好使用的重要手段。

采用水溶性淬火冷卻介質(zhì)的汽車零部件一般可以分為以下幾類:

　　1、曲軸：發(fā)動(dòng)機(jī)的核心零部件生產(chǎn)工藝要求連續(xù)化水平高，普遍應(yīng)用的是PAG類水溶性淬火冷卻介質(zhì)。

　　2、小型軸類產(chǎn)品：PAG類水溶性淬火冷卻介質(zhì)可用于各種小軸類產(chǎn)品，包括半軸、連桿、半軸套管、轉(zhuǎn)向節(jié)、轉(zhuǎn)向球頭、轉(zhuǎn)向臂和轉(zhuǎn)向接口等。這種淬火介質(zhì)可以應(yīng)用于各種不同結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單或復(fù)雜的產(chǎn)品。但是，建議在使用前進(jìn)行具體試驗(yàn)。


　　3、對(duì)于需要進(jìn)行滲碳淬火處理的工件，我們需要進(jìn)行以下步驟：

　　(1)需要將工件進(jìn)行預(yù)熱處理，以確保工件表面溫度達(dá)到所需溫度。

　　(2)我們需要將工件與加熱介質(zhì)接觸，以便工件表面能夠均勻地吸收加熱介質(zhì)。

　　(3)需要控制加熱溫度和時(shí)間，以確保工件表面能夠均勻地淬火處理。

　　(4)需要對(duì)淬火后的工件進(jìn)行冷卻處理，以使其表面達(dá)到所需的硬度和韌性。

　　因此，淬火處理的工件需要進(jìn)行預(yù)熱、與加熱介質(zhì)接觸、控制加熱溫度和時(shí)間，并對(duì)淬火后的工件進(jìn)行冷卻處理。

　　許多汽車零部件需要進(jìn)行滲碳或碳氮共滲處理，以增強(qiáng)其耐磨性和提高抗疲勞強(qiáng)度。通常使用的材質(zhì)包括20Cr、20CrMnTi和20CrMnMo，它們通常使用淬火油作為冷卻介質(zhì)。

　　4、感應(yīng)熱處理工件：　這些工件(曲軸、半軸、花鍵軸、傳動(dòng)軸等)都需要進(jìn)行感應(yīng)熱處理。為了滿足熱處理的要求，通常會(huì)使用PAG水溶性淬火冷卻介質(zhì)。

　　在使用PAG水溶性淬火冷卻介質(zhì)之前，需要檢查介質(zhì)濃度。一般情況下，介質(zhì)濃度的變化范圍應(yīng)該在設(shè)定使用值的±1%之內(nèi)。此外，還需要對(duì)淬火冷卻介質(zhì)進(jìn)行充分的攪拌。通過(guò)利用空氣中的氧氣，可以有效地殺滅細(xì)菌，從而防止或盡量減少各種污染的出現(xiàn)。

　激光淬火技術(shù)在鋼材上的應(yīng)用：

　　激光淬火具有柔性靈活、質(zhì)量穩(wěn)定、定位準(zhǔn)確、工件變形小、應(yīng)力低等特點(diǎn)，適用于機(jī)械制造、冶金、煤礦、石油、石化、兵器、航空航天等領(lǐng)域。激光淬火深度一般為0.8~1.0mm，硬度比傳統(tǒng)淬火高2~3HRC。國(guó)盛激光研發(fā)的激光淬火設(shè)備淬硬層深度可達(dá)2mm。例如大型閥座淬火深度為1-3mm。 75CrMo軋輥淬火深度為2mm，硬度由HS40提高到HS85，使用壽命提高6倍。汽輪機(jī)葉片三維曲面激光硬化層深度、硬度均勻，0.2~0.8mm可控，硬度HV400~490可控。瓦楞輥經(jīng)激光淬火后使用壽命提高5倍。

　　西安國(guó)盛激光淬火設(shè)備采用激光器，工業(yè)機(jī)器人及控制系統(tǒng)，組成多軸聯(lián)動(dòng)的柔性激光加工系統(tǒng)。根據(jù)零件的形狀及工藝需求，定制機(jī)型?，F(xiàn)在又研發(fā)出了八軸淬火設(shè)備和移動(dòng)式激光淬火設(shè)備，更方便了不能移動(dòng)式工件的加工修復(fù)

激光淬火技術(shù)在鋼鐵行業(yè)的應(yīng)用實(shí)例

　　1、軋輥的激光合金化

　　軋輥是軋鋼機(jī)中產(chǎn)生金屬連續(xù)塑性變形的主要工作部件和工具。長(zhǎng)期惡劣的工作條件會(huì)導(dǎo)致表面起皮、裂紋甚至斷裂。用激光對(duì)軋輥進(jìn)行合金化處理，可有效延長(zhǎng)軋輥的使用壽命。通過(guò)棒輥激光合金化處理，不變形、耐高溫、耐腐蝕，鋼材通過(guò)能力顯著提高。

　　2、輥底式激光淬火

　　爐底輥?zhàn)鳛楦邷匕迮鱾鬏斆浇?，長(zhǎng)期在充斥腐蝕性氣體的高溫環(huán)境下工作，與高溫板坯直接接觸的輥環(huán)，表面易出現(xiàn)粘鋼、結(jié)瘤、氧化、腐蝕、磨損、高溫蠕變等現(xiàn)象，特別是由粘鋼和結(jié)瘤造成的板坯下表面凹坑、劃痕、重皮等各類質(zhì)量缺陷，在硅鋼、冷軋?jiān)系溶涗撋媳憩F(xiàn)的尤為。在輥環(huán)表面激光淬火一層耐高溫、抗氧化、耐磨損的新材料。爐底輥在使用壽命期間表面結(jié)瘤或氧化皮疏松、剝落，可能影響鋼板，鋼坯的后續(xù)軋制質(zhì)量，可有效提高生產(chǎn)線的經(jīng)濟(jì)效益。激光淬火技術(shù)可對(duì)各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、氣缸內(nèi)壁、模具、減震器、摩擦輪、滾輪、和滾輪零件等表面進(jìn)行強(qiáng)化處理。適用材料為中、高碳鋼和鑄鐵等。