激光硬化是快速表面局部淬火工藝的一種高新技術(shù)。這種方法主要用于強(qiáng)化零件的表面，可以提高金屬材料及零件的表面硬度、耐磨性、耐蝕性以及強(qiáng)度和高溫性能；同時(shí)可使零件心部仍保持較好的韌性，使零件的機(jī)械性能具有耐磨性好、沖擊韌性高、疲勞強(qiáng)度高的特點(diǎn)。激光硬化可以大幅度提高產(chǎn)品質(zhì)量，成倍地延長(zhǎng)產(chǎn)品的使用壽命，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益，已廣泛應(yīng)用于各種行業(yè)的許多產(chǎn)品上。

　　激光硬化一般分為三種工藝：激光相變硬化，激光熔化凝固硬化和激光沖擊硬化。它們共同的理論基礎(chǔ)是激光與材料相互作用的規(guī)律。三種工藝各自的特點(diǎn)主要是作用于材料上的激光能量密度不同，并且與激光作用于材料上的時(shí)間有關(guān)。

　　激光表面硬化與常規(guī)的硬化工藝比較，其發(fā)展歷史很短，但從已取得的效果來(lái)看，激光硬化處理工藝是一種具有很多特點(diǎn)的表面硬化處理新工藝。其主要特點(diǎn)有：

　?。?）材料表面的高速加熱和高速自冷。

　?。?）激光硬化處理后的工件表面硬度高，比常規(guī)淬火要高5-20%，可獲得極細(xì)的硬化層組織。

　　（3）由于激光加熱速度快，因而熱影響區(qū)小，淬火應(yīng)力及變形小。

　　（4）可以對(duì)形狀復(fù)雜的零件和不能使用其他常規(guī)方法處理的零件進(jìn)行局部硬化處理。同時(shí)，也可以根據(jù)需要在同一零件的不同部位進(jìn)行不同的激光硬化處理。

　?。?）激光硬化工藝周期短，生產(chǎn)效率高，工藝過(guò)程易實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，自動(dòng)化程度高，可納入生產(chǎn)流水線。

　?。?）激光硬化靠熱量由表及里的傳導(dǎo)自冷，無(wú)需冷卻介質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

　　與傳統(tǒng)熱處理工藝相比，激光表面相變硬化具有淬硬層組織細(xì)化、硬度高、變形小、淬硬層深精確可控、無(wú)須淬火介質(zhì)等優(yōu)點(diǎn)，可對(duì)碳鋼、合金鋼、鑄鐵、鈦合金、鋁合金、鎂合金等材料所制備的零件表面進(jìn)行硬化處理。

       應(yīng)用實(shí)例

 　　例1： 內(nèi)燃機(jī)活塞環(huán)溝側(cè)面激光相變硬化

　　活塞環(huán)是內(nèi)燃機(jī)易損基礎(chǔ)件之一。為提高活塞環(huán)耐磨性延長(zhǎng)其使用壽命，對(duì)由42CrMo鋼制備的活塞環(huán)溝內(nèi)側(cè)進(jìn)行了激光相變硬化處理。

　　工藝：激光輸出功率1.65kw，掃描速度22mm/s，光斑直徑3mm。

　　效果：激光硬化區(qū)主要是由細(xì)長(zhǎng)板條馬氏體和其間不連續(xù)分布的奧氏體所組成；除位錯(cuò)亞結(jié)構(gòu)外，在局部區(qū)域還出現(xiàn)了平行排列的微細(xì)孿晶組織；硬化區(qū)最大硬度為713HV0.1；硬化層深為0.5mm；激光硬化表面光潔度基本保持不變，變形量滿足形位公差要求。

　　例2： 螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸激光相變硬化

　　螺桿壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子是制冷機(jī)的關(guān)鍵部件，現(xiàn)多采用球墨鑄鐵制備而成，其主要失效形式是軸頸發(fā)生嚴(yán)重磨損。為此，采用激光相變硬化技術(shù)對(duì)軸頸進(jìn)行強(qiáng)化處理。

　　工藝：激光輸出功率1.1~2kw，掃描速度17mm/s，光斑直徑4mm。

　　效果：激光硬化區(qū)主要是由針狀馬氏體、奧氏體及團(tuán)絮狀組織所組成；硬化區(qū)平均硬度達(dá)HRC60以上；硬化區(qū)層深為1mm；使用壽命提高3倍。