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gangzi0801

2021-04-18 14:31

激光表面淬火技術(shù)及其展望

1.前言

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

隨著激光理論和技術(shù)的發(fā)展，激光技術(shù)應(yīng)運而生，激光耦合和雷達(dá)，激光檢測，激光精密測量等大量激光相關(guān)學(xué)科，加速了激光的進(jìn)一步發(fā)展和應(yīng)用。激光技術(shù)已逐步從最初的實驗室研究轉(zhuǎn)向生產(chǎn)加工技術(shù)，包括激光焊接，激光鉆孔，激光打標(biāo)，激光切割，表面改性和微加工等。它已成為加工領(lǐng)域最具潛力的高科技，其應(yīng)用已滲透到汽車生產(chǎn)和航空。航空航天，醫(yī)療，微電子和許多其他領(lǐng)域在現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)中占據(jù)著無可比擬的地位。激光表面硬化是激光技術(shù)的重要分支。近年來，不僅加深了理論研究，加速了實際應(yīng)用，而且研究人員不斷開發(fā)基于激光硬化機(jī)理的新技術(shù)，使激光表面的硬化逐漸被工業(yè)生產(chǎn)用戶所認(rèn)識，并將在未來成為現(xiàn)實。

2.背景與原理

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

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(jīng)歷固相轉(zhuǎn)變。當(dāng)光束由于基質(zhì)的低溫而離開工件表面的掃描部分時，由于導(dǎo)熱性，表面可以快速冷卻，這提供了自冷卻效果并隨后產(chǎn)生高效的表面層。