激光相变硬化1 激光相变理论1.1 激光相变与常规淬火的区别根据钢的淬火原理：将钢在固态下加热到临界温度Ac3或 Ac1以上一定温度（50~100℃），并在该温度下保持一段时间以后大于临界速度的速度冷却得到马氏体（或下贝氏体）的热处理工艺叫做淬火，如图1中曲线 2所示。将钢加热到奥氏体转变临界温度（Ac3 或Ac1 ）以上获得奥氏体组织，保温的目的是使组织充分奥氏体化，然后以大于临界淬火速度的冷却速度得到马氏体组织。与常规淬火相比，激光淬火升温速度快，没有保温过程，达不到平衡时的均匀组织状态。理想的淬火冷却过程如图2中曲线 2所示： 650℃以上应当缓慢冷却，以尽量降低淬火热应力；650~400℃之间应快速冷却，以通过过冷奥氏体最不稳定区域，避免发生珠光体或贝氏体转变。在400℃以下 Ms 点附近的温度区域，应当缓慢冷却以尽量减少马氏体转变时产生的组织应力。这样可保证在获得马氏体组织条件下，减少淬火应力、避免工件产生变形或开裂。激光淬火冷却的特点是停止加热的瞬间温度达到最高，随即以104~105℃ /s冷却速度冷却，远大于淬火介质为盐水或碱水的最大冷却速度（2000℃ /s和 2830℃/s），根据冷却速度与时间的关系可以推断激光淬火冷却曲线在钢的理想淬火冷却曲线左侧，如图2中曲线 1。图3是铁碳合金相图热力学上近于平衡时的组织状态与温度及合金成分之间的关系。用缓慢的加热速度升温使钢奥氏体化，可以达到接衡的程度。奥氏体是由生成核和长大而生成的，碳化物的溶解及奥氏体晶粒的长大，均受到扩散过程的支配。在激光加热过程中，当加热速度足够高时（大于400~500℃/s），钢铁中铁素体相α在某临界温度（约900℃）可发生马氏体型转变的逆转变，以切变方式瞬间生成与其成分相同的奥氏体相γ，即遵循非扩散型转变规律 【9】。由奥氏体形成动力学可知，随着钢中奥氏体温度的增加，奥氏体的形核率和长大速度均随之增加，因而激光快速加热条件下，奥氏体的形核极高。1.2 激光相变硬化的特点1）激光相变硬化主要应用于表面处理，与其他表面处理方法相比，有以下特点：（1）激光束能量密度高，对工件表面加热快，冷却快、淬硬层马氏体比较细，硬度比常规淬火高5%-20% 。（2）仅对工件表层少量金属加热，耗能少，几乎不发生热图 1 激光淬火工艺曲线与常规淬火的比较图 2 1－激光淬火冷却曲线2－钢的理想淬火曲线变形，工件变形极小．可以省去矫直及精磨等工序，便于进行精密件局部表面淬火。（3）能进行孔或沟槽...
