【定 义】
概念定义：利用激光进行加热的热处理工艺称作激光热处理,它是一种高能量密度表面热处理,具有超高加热速度,其淬火硬化层的性质和状态与普通淬火有着显著的区别。
研究范围：激光热处理的研究分为不熔化表面热处理和熔化表面热处理两大类。不熔化表面热处理主要包括激光表面相变硬化、激光冲击热处理和激光表面退火等;熔化表面热处理主要包括激光表面熔凝、激光表面合金化和激光非晶态等。
【国外概况】
(一) 发展过程
70年代初～80年代初
需求动力：70年代大功率CO2激光器的出现,推动了激光热处理的发展。
主要特点：该阶段的主要特点是:1.广泛开展激光表面相变硬化(即激光淬火)的研究和应用;2.开展激光表面合金化的探索研究;3.受激光器功率的影响,激光热处理工艺的应用受到一定局限,未能迅速发展。
典型成果和产品：典型成果：激光热处理设备、激光表面相变硬化工艺的应用
80年代初～至今
需求动力：随着激光技术的发展,激光器功率的提高,激光热处理的优点日趋明显,从而推动激光热处理的迅速发展。激光热处理作为一种很好的节能型热处理工艺也是其迅速发展的动力之一。
主要特点：该阶段的主要特点:1.激光热处理设备已商业化,正朝小型化、自动化和柔性化方向发展;2.激光表面相变硬化处理工艺日趋成熟,广泛用于汽车、航空航天、武器等工业部门;3.激光表面合金化工艺因具有极大的经济效益,倍受各国的重视,研究工作进展较大,但仍处于基础工艺试验、组织分析和性能试验的实验室研究阶段,尚未进入工业应用;4.开展了激光涂覆处理、激光表面熔凝、激光脉冲冲击强化处理和激光渗氮处理等工艺的研究。
典型成果和产品：典型成果：激光表面相变硬化处理广泛用于军用部门和民用部门。
(二) 现有水平及发展趋势
激光热处理是70年代初首先在美国发展起来的金属表面强化新工艺。激光热处理具有加热和冷却速度快、工件变形小、可进行局部热处理、工艺灵活性大、污染小和易实现自动化等优点。目前,国外应用较多的激光热处理主要有激光表面相变硬化、激光冲击处理、激光表面合金化和激光表面熔凝等。
激光表面相变硬化处理现已用于铸铁、碳钢、合金钢、钛合金、铝合金等材料。美国海军面射武器中心及陆军导弹分部对用于导弹上的凸轮、轴承、齿轮等零件进行激光表面相变硬化代替渗碳或渗氮工艺而取得了成功。前苏联对钛合金进行这种处理后,表面的显微硬度提高了75～125%,同时也提高了抗腐蚀性和抗磨性能。
最近,德国在激光相变硬化时的温度控制和激光连续扫描时搭接软化带的控制方面取得了较大进展。
激光冲击处理是通过在材料表面产生压力脉冲来改变材料的组织和应力状态,从而改善材料性能,特别是疲劳性能,美国人对航天常用铝合金7075和2024进行了激光冲击热处理,提高了铝合金的疲劳寿命。
激光表面合金化是利用功率较高的激光器对表面涂敷有合金元素的金属表面进行照射,使表面一层薄层迅速熔化,合金元素在熔化层内迅速扩散,凝固时在表面形成一层所需的合金化层。目前美国、原苏联、日本和西欧等国都十分重视这方面的研究。但由于该工艺需要的激光设备功率较高,工序比较复杂,现仍处于试验研究阶段,有待于进一步开发。
最近,激光热处理技术除了在西方发达国家取得很大进展外,一些发展中国家也在进行真空热处理的研究工作。南斯拉夫学者利用600W的LPW6000激光系统对结构碳钢、铬钼结构钢和铬钨工具钢进行了激光表面硬化处理,研究了热处理对微观硬度、淬火裂纹和残余应力的影响。朝鲜学者利用2.4KW的CW-CO2激光器研究了钢经激光热处理后,马氏体相变塑性对热应力的影响。
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