一般情況下的工件淬火淬火大家一般都會(huì)用電磁加熱式的高頻淬火設(shè)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(shù)在工模具熱處方面比較獨(dú)具優(yōu)勢(shì)，今天就給大家用實(shí)例：9341高速鋼機(jī)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(jī)用鋸條激光淬火

試樣材料為9341 鋼機(jī)用鋸條，機(jī)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(shè)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(shí)用功率為1kW。并配有導(dǎo)光系統(tǒng)移動(dòng)式淬火機(jī)床，JGJF一1型C02微功率監(jiān)測(cè)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(tái)式和XJ4一04型臥式金相顯微鏡，并檢測(cè)激光淬火層深度和寬度。用71型顯微硬度計(jì)測(cè)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(cè)量帶內(nèi)均為距表面30um處。由正交試驗(yàn)得出，9341高速鋼機(jī)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(jìn)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(jì)70年代初發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，在國外應(yīng)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(yùn)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(yàn)條件。

①試驗(yàn)設(shè)備。使用的激光器為500W連續(xù)式C02激光裝置，由以下五個(gè)部分組成：

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

光學(xué)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(jī)械工作臺(tái)，X軸行程可控最大約300mm，速度10 -50mm/s無級(jí)變速；

電控部分采用可控硅配合直流電動(dòng)機(jī)無級(jí)變速工作臺(tái)，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(dá)到熱處理技術(shù)要求。

②技術(shù)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(duì)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(biāo)準(zhǔn)有關(guān)規(guī)定執(zhí)行，不同規(guī)格鋸條第一片切斷時(shí)間不大于5 -6min， 第五片切斷時(shí)間不大于9 -9- 5mino 鋸路不應(yīng)有明顯的不對(duì)稱現(xiàn)象。

2)激光熱處理工藝參數(shù)。

①黑化（粗化）處理。因?yàn)橐话憬饘俣际橇紝?dǎo)體，其磨光表面對(duì)10.6um光波的反射率很高，這對(duì)激光熱處理來說是非常不利的。因?yàn)榻饘僭嚇颖砻鎸?duì)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(jìn)行黑化。黑化的方式有涂層、發(fā)黑、磷化法等。對(duì)于黑化層的要求為激光照射時(shí)，具有高的吸收系數(shù)、承受高溫的能力，并在化學(xué)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(dá)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(jià)格昂貴，工業(yè)上應(yīng)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(shí)用磷化法，其優(yōu)點(diǎn)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(diǎn)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(diǎn)上吸收率較高、價(jià)格便宜、局部 黑化方便。缺點(diǎn)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(jī)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(dǎo)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?yàn)榻饘倬哂袃?yōu)良的導(dǎo)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(dá)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(yàn)結(jié)果。

①用上述工藝參數(shù)進(jìn)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(shí)，鋸條表面高速加熱和急速冷卻的結(jié)果，使馬氏體變得較細(xì)，按正常浸蝕后為白亮層。

④鋸切性能試驗(yàn)。按部頒《手用鋼鋸條》標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，測(cè)試鋸床鋸弓壓力8k？a，行程150mm，雙向鋸切往復(fù)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(shí)間鋸切5 片為合格。在上述條件下取30件作鋸切試驗(yàn)，結(jié)果如表2-112所示。

4)分析討論。從以上結(jié)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(shí)，加熱和冷卻速度都非?？臁８鶕?jù)奧氏體等溫轉(zhuǎn)變動(dòng)力學(xué)可知，金屬材料加熱速度越快，Ac1、AC3、Accm點(diǎn)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(shí)間也相應(yīng)縮短。由于快速加熱使奧氏體化起始晶粒細(xì)化，特別快的加熱就使得奧氏體晶粒超細(xì)化。根據(jù)有關(guān)資料介紹，白亮層為隱針馬氏體組織。這種結(jié)構(gòu)是由高密度位錯(cuò)型和孿晶復(fù)合的馬氏體組織組成，高密度位錯(cuò)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(qiáng)度和硬度。淬火層粒狀碳化物分布均勻而細(xì)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(huì)脆斷。

5)結(jié)論。

①激光熱處理Tlo鋼手用鋸條，顯微組織較細(xì)，為隱針馬氏體，耐磨性優(yōu)良，使用壽命比行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)高61%，使用時(shí)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(shè)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(dòng)條件，減輕勞動(dòng)強(qiáng)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(duì)激光能量的吸收率。

⑤缺點(diǎn)是激光淬火設(shè)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(shù)新工藝，激光淬火雖有很多優(yōu)點(diǎn)，但在實(shí)際應(yīng)用很少。