一般情況下的工件淬火淬火大家一般都會用電磁加熱式的高頻淬火設備，那么除此之外激光淬火大家有沒有用過你呢，激光表面快速硬化技術在工模具熱處方面比較獨具優(yōu)勢，今天就給大家用實例：9341高速鋼機用鋸條激光淬火和T10鋼手用鋸條激光熱處理普及一下激光淬火。

9341高速鋼機用鋸條激光淬火

試樣材料為9341 鋼機用鋸條，機用鋸條尺寸為300mm x36mm x 1. 8mm，原始組織為退火狀態(tài)，試樣表面黑化處理采用涂碳素墨水的方法。

激光設備采用JL6A型橫流連續(xù)C02激光器，激光波長10.6u.m，激光束為多模，實用功率為1kW。并配有導光系統(tǒng)移動式淬火機床，JGJF一1型C02微功率監(jiān)測反饋器和JGW一84一1型C02激光功率模式顯示儀。

采用4X型臺式和XJ4一04型臥式金相顯微鏡，并檢測激光淬火層深度和寬度。用71型顯微硬度計測定激光淬火層橫截面上的硬度，載荷為200gf(lgf=9.806 65 ×10-3N) ，記作HVO.2，表面硬度測量帶內(nèi)均為距表面30um處。由正交試驗得出，9341高速鋼機用鋸條激光較佳工藝參數(shù)為：能量密度2000J/cmz， 功率密度P=5 500W/cm2，淬火次數(shù)n=2，光斑直徑d=5mm。 將激光淬火的試樣與常規(guī)淬火的試樣一起進行560℃x lh x3 次回火，激光淬火者硬度1 0lOHV，常規(guī)淬火回火者為914HV，激光淬火者硬度高于常規(guī)處理。

T10鋼手用鋸條激光熱處理

激光熱處理是20世紀70年代初發(fā)展起來的一項新技術，在國外應用已很普遍，國內(nèi)許多地區(qū)和單位也開展了大量卓有成效的工作，運用于工具熱處理上亦皎好的效果。以下介紹T10鋼手用鋸條激光熱處理工藝。

1)試驗條件。

①試驗設備。使用的激光器為500W連續(xù)式C02激光裝置，由以下五個部分組成：

激光源由5支封離型縱向C02激光管構成，每支以低次模輸出100W左右；激光電源為五臺高壓直流電源，每臺輸出大于40kV，最大允許電流10OmA，實際工作電流為0 -50mA；

光學系統(tǒng)。光速偏轉(zhuǎn)、焦距調(diào)整裝置，功率密度大于1 x 104W／cm2，光斑直徑仂1.5～2mm、離焦量3mm，波長10.6pm并附著He一Ne紅色激光指示；

機械工作臺，X軸行程可控最大約300mm，速度10 -50mm/s無級變速；

電控部分采用可控硅配合直流電動機無級變速工作臺，通過調(diào)整焦距量控制激光束的能量密度，配合掃描速度達到熱處理技術要求。

②技術要求。T1o鋼制手用鋸條的形位公差，要求側(cè)面的直線度≤2mm，刀形彎曲不大于1.5mm，銷孔直徑d的中心對寬度6中心線的位移不大于0. 5mm。 鋸條齒部硬度81 -85HRA，兩端30mm 以內(nèi)（回火區(qū)）不大于76HRA。鋸切性能按行業(yè)標準有關規(guī)定執(zhí)行，不同規(guī)格鋸條第一片切斷時間不大于5 -6min， 第五片切斷時間不大于9 -9- 5mino 鋸路不應有明顯的不對稱現(xiàn)象。

2)激光熱處理工藝參數(shù)。

①黑化（粗化）處理。因為一般金屬都是良導體，其磨光表面對10.6um光波的反射率很高，這對激光熱處理來說是非常不利的。因為金屬試樣表面對激光能量的吸收隨著光的波長的增長而加大，在波長為10.6p.m的C02激光器中，各種金屬的反射率都在95%以上。因此為了充分利用激光能量，金屬工件在處理之前必須進行黑化。黑化的方式有涂層、發(fā)黑、磷化法等。對于黑化層的要求為激光照射時，具有高的吸收系數(shù)、承受高溫的能力，并在化學上是惰性的，容易涂上和除去。常用的材料包括石墨、黑色涂料、磷酸錳和鋅以及金屬氧化物。其中磷酸錳較好，吸收率可達80%-90% ，膜厚3 -5p.m具有較好的防銹能力。但在照射過程中有發(fā)亮冒煙現(xiàn)象，且價格昂貴，工業(yè)上應用成本太高。故人們常用磷化或碳素墨水石墨(<140目)，在整體或大面積硬化時用磷化法，其優(yōu)點是磷化膜厚薄均勻，不影響工件表面尺寸、吸收率高、工藝簡便。缺點是容易燒灼。局部硬化的用碳素墨水+石墨粉涂覆法，其優(yōu)點上吸收率較高、價格便宜、局部 黑化方便。缺點是碳素墨水含有偏磷酸鹽，在工件表面上易造成花斑，但不影響表面粗糙度。

②熱處理工藝參數(shù)。

激光淬火。T10鋼手用鋸條在功率500W連續(xù)作用C02激光器上淬火，能量密度1. 2 x 104W/cm2，離焦量3mm、掃描速度35mm/s，磷化處理，激光束掃描齒部和鋸背。根據(jù)相變硬化機理，以鋸齒不出現(xiàn)熔化為原則。在功率固定的激光器上調(diào)整離焦量和掃描速度，找出較佳工藝參數(shù)。如果離焦量固定，掃描速度增大則淬不硬鋸齒，若掃描速度減小則鋸齒熔化。同樣，固定掃描速度，增大離焦量，則光斑增大能量密度降低，導致淬不硬。反之，離焦量減小則光斑減小能量密度增加，鋸齒可能熔化。

冷卻。激光淬火工件的表面由于受高能量密度的激光束照射，產(chǎn)生很高的溫度，又因為金屬具有優(yōu)良的導熱性能，所以工件常利用自身的冷卻便可淬火，這種冷卻比常規(guī)淬火快得多。相變硬化的初始階段，速度可達1．7 x l04°C／s

回火。激光相變硬化層屬于表層處理，可以不予回火。

3)試驗結果。

①用上述工藝參數(shù)進行激光熱處理的手用鋸條有兩條比較明顯的白色淬火帶邊緣，帶寬2mm左右，淬火帶光亮，變形較好。

②顯微硬度。白亮層84HV，硬化層深度0.648mm，寬度1.388mm，基體顯微硬度259 -303HV。

③金相組織。白亮層：隱針馬氏體+Fe3C(粒狀)。過渡層：隱針馬氏體+Fe3C(粒狀)、托氏體和球狀珠光體。原始組織：球狀珠光體。

由于激光淬火時，鋸條表面高速加熱和急速冷卻的結果，使馬氏體變得較細，按正常浸蝕后為白亮層。

④鋸切性能試驗。按部頒《手用鋼鋸條》標準規(guī)定，測試鋸床鋸弓壓力8k？a，行程150mm，雙向鋸切往復次數(shù)為60次/min(不用切削液)，試坯材料為經(jīng)調(diào)質(zhì)處理過的24 - 27HRC，壚Omm 的45 鋼，在規(guī)定時間鋸切5 片為合格。在上述條件下取30件作鋸切試驗，結果如表2-112所示。

4)分析討論。從以上結果可知，其顯微硬度、金相組織、使用壽命與常規(guī)處理不同。主要是由于激光處理時，加熱和冷卻速度都非?？臁８鶕?jù)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動力學可知，金屬材料加熱速度越快，Ac1、AC3、Accm點溫度提高得越多。奧氏體形成的各階段也移向更高的溫度，完成奧氏體化的時間也相應縮短。由于快速加熱使奧氏體化起始晶粒細化，特別快的加熱就使得奧氏體晶粒超細化。根據(jù)有關資料介紹，白亮層為隱針馬氏體組織。這種結構是由高密度位錯型和孿晶復合的馬氏體組織組成，高密度位錯型馬氏體具有較好的耐磨性及韌性，而孿晶馬氏體具有高的強度和硬度。淬火層粒狀碳化物分布均勻而細小，提高了鋸條的耐磨性。由于這些微觀組織的特征，使激光淬火鋸條有較大的優(yōu)越性。激光淬火的鋸條鋸切性能好，韌性好，不會脆斷。

5)結論。

①激光熱處理Tlo鋼手用鋸條，顯微組織較細，為隱針馬氏體，耐磨性優(yōu)良，使用壽命比行業(yè)標準高61%，使用時無脆斷。

②和鹽浴淬火相比，激光熱處理鋸條可省去清洗、回火、退柄等工序。節(jié)能、節(jié)省設備及輔料等，可以降低生產(chǎn)成本。

③和鹽浴相比，激光淬火能改善勞動條件，減輕勞動強度，無環(huán)境污染。

④鋸條在激光淬火前必須黑化（粗化)，以提高對激光能量的吸收率。

⑤缺點是激光淬火設備較貴，一次性投資大。激光淬火在高速鋼刀具熱處理中屬新技術新工藝，激光淬火雖有很多優(yōu)點，但在實際應用很少。