激光熱處理和表面改性是以高能量激光束快速掃描工件，使被照射的金屬或合金表面溫度以極快速度升高到相變點以上，激光束離開被照射部位時，由于熱傳導作用，處于冷態的基體使其迅速冷卻而進行自冷淬火，得到較細小的硬化層組織，硬度一般高于常規淬火硬度。處理過程中工件變形極小，適用于其他淬火技術不能完成或難以實現的某些工件或工件局部部位的表面強化。激光熱處理自動化程度較高，硬化層深度和硬化面積可控性好。該技術是當今增強材料有效使用和實現設計性能的關鍵技術，主要用于強化汽車零部件或工模具的表面，提高其表面硬度、耐磨性、耐蝕性以及強度和高溫性能等，如汽車發動機缸孔、曲軸、沖壓模具、鑄造型板等的激光熱處理和表面改性。
 

 

    激光熱處理和表面改性技術在汽車生產行業的應用可以提高汽車的性能。激光光束產生的高功率熱源是表面改性的理想選擇，激光使材料的性能在材料表面局部改變，同時對零件本體的性能沒有影響。激光表面工程應用可以從廣義上分三個領域。按照大部分材料表面的冶金變化以下的加工也可以分成如下領域，也就是相變硬化，退火，晶粒細化，上釉和沖擊硬化，及采用添加材料的方法改變表面化學成分來形成合金和覆層過程。

 

    不熔化的熱加工，一般稱為熱處理。這包括固態轉變，所以金屬表面不熔化。光束功率的吸收比例受材料表面的吸收性影響。在熱循環和冷卻循環中，通過冶金作用，材料的機械性質（硬度，磨損，阻抗力，等）和化學性質（耐腐蝕性等）都能得到加強。有熔化的熱加工，即激光焊接，表面均化，再熔化。這種方法通過迅速加熱，熔化和冷卻，來改變表面性質。通過添加材料的熔化，如熔覆，合金浸漬，這些過程熔化了本體表面和加入的材料，在表面形成改性后的覆層。

 

    激光熱處理原理與傳統熱處理相似。而前者的時間通常短一個數量級。不過熱處理按慣例需要條件有爐子，火焰，電弧或感應線圈，而激光光束只要聚焦或形成一個適當的模式，在元件上進行掃描。高能量密度激光光束對表面的加熱速度更快，減少了熱量傳導到元件本體的時間。激光熱處理和表面技術必須直接和各種相對低成本的傳統加工競爭，因此必須具有明顯的優勢。

 

    激光表面改性的主要優勢有：

 

    （1）化學清潔和精美外觀；

 

    （2）最小熱量輸入，因為其能源溫度高，轉化快，并且輸入到部件的熱量低。變形少，熱響應區小；

 

    （3）無需后續加工；

 

    （4）無接觸加工；

 

    （5）易于組裝；

 

    可通過激光技術轉換硬化的合金包括所有可以用傳統方法硬化的合金。鋼制品對硬化的反映隨碳含量的增加而增加，含碳0.75%的鋼材硬度值超過了700HV。此外因為高冷卻速度普通碳素鋼（0.2%C）硬度也會加大。鑄鐵的硬度是受珠層體含量影響的，只有馬氏體的不銹鋼會對熱處理做出反映。

 

    汽車生產行業推動了激光熱處理加工的發展，下表列出了部分應用：

責任編輯：李玲珊

《中國腐蝕與防護網電子期刊》征訂啟事
投稿聯系：編輯部
電話：010-82387968
郵箱：ecorr_org@163.com
中國腐蝕與防護網官方 QQ群：140808414