1 前言

激光起源于二十世紀初，美國著名物理學家愛因斯坦于1916年在論述普朗克的黑體輻射公式的推導中提出受激輻射概念，這個概念成為激光技術出現和發展的重要理論基礎。1960年5月，世界上第一顆紅寶石激光器出現在美國加利福尼亞州。從那時起，激光技術開始出現在人類社會，在許多方面都發揮著至關重要的作用。它也一躍成為二十世紀四大成就，以及計算機，原子能和半導體。

隨著激光理論和技術的發展，激光技術應運而生，激光耦合和雷達，激光檢測，激光精密測量等大量激光相關學科，加速了激光的進一步發展和應用。激光技術已逐步從最初的實驗室研究轉向生產加工技術，包括激光焊接，激光鉆孔，激光打標，激光切割，表面改性和微加工等。它已成為加工領域最具潛力的高科技，其應用已滲透到汽車生產和航空。航空航天，醫療，微電子和許多其他領域在現代生產技術中占據著無可比擬的地位。激光表面硬化是激光技術的重要分支。近年來，不僅加深了理論研究，加速了實際應用，而且研究人員不斷開發基于激光硬化機理的新技術，使激光表面的硬化逐漸被工業生產用戶所認識，并將在未來成為現實。

2 背景與原理

根據調查，由局部腐蝕和零件表面磨損引起的關鍵部件故障引起的設備故障損失約占國民經濟總值的3%～5%，且損失巨大。因此，研究先進的表面硬化技術以改善關鍵部件的表面特性是非常重要的。激光硬化是最先進的表面處理技術。隨著理論研究的深入，其應用領域正在逐步擴大。其顯著的優點和先進的特性使其逐漸在表面硬化領域占據重要地位。奧氏體可以通過加熱到臨界相變溫度而轉變成馬氏體，然后快速浸入水中冷卻。最后，實現了提高表面硬度和耐磨性的目標。通常，難以協調硬化過程和設備。每個硬化部件都需要合適的電感器。難以為復雜的工件制造電感器，并且難以進行設備維護。

激光表面硬化，又稱激光硬化硬化，是指表面硬化的過程，適用于鋼鐵和鑄鐵等材料。激光束具有非常高的能量密度，依靠表面快速加熱的激光硬化必須通過具有高能量密度的激光束來增強。被照射材料的表面溫度上升到高于相變點的溫度范圍，但是以非常高的速率低于熔點，使得材料經歷固相轉變。當光束由于基質的低溫而離開工件表面的掃描部分時，由于導熱性，表面可以快速冷卻，這提供了自冷卻效果并隨后產生高效的表面層。

3 技術應用

20世紀70年代，世界上首次出現了關于激光硬化的研究，它是激光硬化技術非常重要的組成部分之一。在當時，主要研究的是利用激光硬化來強化鑄鐵表面。后來，激光硬化所研究的材料還包括碳鋼、合金結構鋼、工具鋼、高強度鋼、不銹鋼、高速鋼和耐熱鋼，并取得了一些研究成果。它在冶金，交通，工業，航空航天等領域具有廣闊的應用前景，國外一些發達國家已采用該技術作為汽車工業和其他行業產品質量的保證[5]。機床導軌是指用于支撐和引導運動構件沿著一定軌跡運動的零件，由于這項零件一旦損壞難以維修，因此目前運用激光淬火技術應用于機床導軌的研究較多，從工業的角度上，對機床導軌的監測與修復能大大節省損耗成本，提高工業品的良品率。

4 技術優勢

在激光淬火過程中，激光的極高加熱和冷卻速率導致非常高程度的過熱和過冷，這導致晶粒生長太晚而不能產生精細的晶體結構。淬火后得到的馬氏體通常是馬氏體和針狀馬氏體的混合組織，含有一定量的殘余奧氏體，結構中的位錯密度高，提供了良好的增強效果。在上述因素的作用下，激光硬化層不僅具有高硬度，強度和耐磨性，而且具有良好的延展性和韌性。此外，激光淬火的可控性優于傳統的表面淬火。它不僅可以控制層的淬火深度，還可以控制淬火區的位置、形狀和尺寸。它可以在沒有特殊感應加熱裝置的情況下裝訂復雜零件和局部零件，使激光硬化成為傳統。該方法難以應用，具有明顯的優勢，使部件的使用壽命大大延長，甚至是翻倍，該技術具有顯著的經濟效果。

5 技術前沿與展望

目前激光淬火技術的前沿主要是在數值模擬和計算機控制技術的結合研究。通過建立激光淬火技術實時控制系統，有助于運用激光淬火技術全面自動化生產。如運用數值模擬建立模型，通過激光淬火設備生產新材料，制造出新合金，可以應用在航天環境，超高溫環境和化學腐蝕性環境條件下的機械零件上，這是激光淬火技術的前沿。

6 結論

綜上所述，本文通過研究激光淬火技術，對激光表面淬火技術相關背景與原理有了初步的了解，而后對激光淬火技術應用進行了說明，明確了激光淬火技術的優勢，最后對激光淬火技術的前沿提出了展望，激光淬火技術是一項技術性，綜合性很強的技術，能廣泛造福人類社會，希望通過本文能夠對激光淬火技術有一定的了解。

久恒光電摘編自：中國知網《激光熔覆技術在煤礦機械中的應用》

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