雷射相變強化技術，又稱雷射表面強化技術，是一種利用雷射進行加熱然後冷卻的熱處理技術。可通過改善材料抗塑性變形及抗黏著磨損能力延長材料的疲勞裂紋萌生時間。
基本介紹
- 中文名：雷射相變強化（雷射表面強化）
- 外文名：Technology of surface strengthening with laser
- 利用：雷射束掃描工件表層區域
- 目的：改善材料力學性能
- 優點：表面質量好
工作原理,優點,流程,
工作原理
雷射相變強化，是用雷射束掃描工件表層區域，使工件表層快速升溫到Ac3臨界點以上，受熱層在光斑移開時，由於工件基體的熱傳導作用使溫度瞬間進入馬氏體區或貝氏體區，發生馬氏體相變或貝氏體相變，完成相變強化過程。
優點
相變強化工藝具有表面質量好的優點，可根據不同材質、工件熱容量大小、以及雷射處理工藝參數的不同，實現硬度、強化層深度可控。在傳統熱處理工藝中影響強化效果的技術因素，在雷射相變強化中所起的作用發生了很大變化。
流程
1.彌散強化和畸變強化
雷射相變強化形成奧氏體，當停止雷射照射，金屬表面發生馬氏體轉變。在此工藝環境下形成的奧氏體，不管是表層，還是裡層，奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機會。彌散的奧氏體晶粒，形成彌散的馬氏體相或貝氏體相，使組織具有晶格強化的同時具有彌散強化效果。而且，在激冷條件下形成的馬氏體晶格，比常規淬火有更高的缺陷密度。與此同時，殘餘奧氏體也獲得極高的位錯密度，使金屬材料具有畸變強化效果，強度大大提高。
2.無氧化脫碳淬火
在傳統熱處理中，工件在加熱過程如沒有保護措施，便會發生氧化、脫碳現象，使工件的硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低。
雷射相變強化所使用的吸光塗料具有保護工件表面免遭氧化的性能。
3.雷射強化的抗疲勞機理
影響金屬材料抗疲勞性能的原因之一是疲勞裂紋的萌生時間。磨損和疲勞在材料損傷過程中互動促進，磨損溝痕可成為疲勞裂紋的萌生點，加速疲勞裂紋的萌生，材料表面出現疲勞裂紋後，表面粗糙度嚴重惡化，磨損也將加劇。
雷射強化層具有較強的抗塑性變形和抗粘著磨損能力。
4.等強工作層
常規熱處理的冷卻方向是由表及里，表面的冷卻速度最快，由表及里冷卻速度逐漸降低，所以得到了由表及里硬度值下降的梯度分布。
雷射相變強化的加熱方向雖然也相同，但表面溫度較高，而且加熱時間相對較長，可達0.2～0.25s，而裡層奧氏體化則是瞬間完成，使得表層奧氏體中有更高的碳濃度，有更強的固溶強化效果。雷射淬火冷卻方向卻與常規熱處理相反，是由里及表，裡層溫度雖低，但冷卻速度最快，外層溫度雖高，有固溶強化優勢，但冷卻速度最慢，雖然裡層碳濃度稍低，但畸變強化和彌散強化更強烈。這樣在硬化層內就形成了幾乎不變的硬度值分布。
