在傳統(tǒng)熱處理工藝中影響強(qiáng)化效果的技術(shù)因素,在激光相變強(qiáng)化中所起的作用發(fā)生了很大變化。
    激光相變強(qiáng)化,是用激光束掃描工件,使工件表層快速升溫到Ac3臨界點(diǎn)以上,受熱層在光斑移開時(shí),由于工件基體的熱傳導(dǎo)作用使溫度舜間進(jìn)入馬氏體區(qū)或貝氏體區(qū),發(fā)生馬氏體相變或貝氏體相變,完成相變強(qiáng)化過程。相變強(qiáng)化工藝具有表面質(zhì)量好的優(yōu)點(diǎn),可根據(jù)不同材質(zhì)、工件熱容量大小、以及激光處理工藝參數(shù)的不同,實(shí)現(xiàn)硬度、強(qiáng)化層深度可控。

    1.彌散強(qiáng)化和畸變強(qiáng)化
    激光相變強(qiáng)化形成奧氏體,當(dāng)停止激光照射,金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。在此工藝環(huán)境下形成的奧氏體,不管是表層,還是里層,奧氏體晶粒都沒有孕育長大的機(jī)會(huì)。彌散的奧氏體晶粒,形成彌散的馬氏體相或貝氏體相,使組織具有晶格強(qiáng)化的同時(shí)具有彌散強(qiáng)化效果。而且,在激冷條件下形成的馬氏體晶格,比常規(guī)淬火有更高的缺陷密度。與此同時(shí),殘余奧氏體也獲得極高的位錯(cuò)密度,使金屬材料具有畸變強(qiáng)化效果,強(qiáng)度大大提高。

    2.無氧化脫碳淬火
    在傳統(tǒng)熱處理中,工件在加熱過程如沒有保護(hù)措施,便會(huì)發(fā)生氧化、脫碳現(xiàn)象,使工件的硬度、耐磨性、使用性能和使用壽命降低。
    激光相變強(qiáng)化所使用的吸光涂料具有保護(hù)工件表面免遭氧化的性能。

    3.激光強(qiáng)化的抗疲勞機(jī)理
    影響金屬材料抗疲勞性能的原因之一是疲勞裂紋的萌生時(shí)間。磨損和疲勞在材料損傷過程中交互促進(jìn),磨損溝痕可成為疲勞裂紋的萌生點(diǎn),加速疲勞裂紋的萌生,材料表面出現(xiàn)疲勞裂紋后,表面粗糙度嚴(yán)重惡化,磨損也將加劇。
    激光強(qiáng)化層具有較強(qiáng)的抗塑性變形和抗粘著磨損能力。

    4.等強(qiáng)工作層
    常規(guī)熱處理的冷卻方向是由表及里,表面的冷卻速度最快,由表及里冷卻速度逐漸降低,所以得到了由表及里硬度值下降的梯度分布。
    激光相變強(qiáng)化的加熱方向雖然也相同,但表面溫度較高,而且加熱時(shí)間相對(duì)較長,可達(dá)0.2~0.25s,而里層奧氏體化則是舜間完成,使得表層奧氏體中有更高的碳濃度,有更強(qiáng)的固溶強(qiáng)化效果。激光淬火冷卻方向卻與常規(guī)熱處理相反,是由里及表,里層溫度雖低,但冷卻速度最快,外層溫度雖高,有固溶強(qiáng)化優(yōu)勢(shì),但冷卻速度最慢,雖然里層碳濃度稍低,但畸變強(qiáng)化和彌散強(qiáng)化更強(qiáng)烈。這樣在硬化層內(nèi)就形成了幾乎不變的硬度值分布。
    激光強(qiáng)化件等強(qiáng)工作層避免了常規(guī)熱處理件一旦表面出現(xiàn)磨損,其磨損速度便加速的現(xiàn)象。