激光表面强化处理方法

激光用于表面处理的方法多，其中包括：激光相变硬化（LTH），激光表面熔化处理（LSM），激光表面涂覆及合金化（LSC／LSA），激光表面化学气相沉积（LCVD），激光物理气相沉积（LPVD），激光冲击（LSH）和激光非晶化等，其中已被研究用于提高模具寿命的方法有激光相变硬化和激光表面熔覆和合金化，本文主要讨论利用激光相变硬化技术提高模具寿命的机理和方法。

　　激光相变硬化（激光淬火）是利用激光辐照到金属表面，使其表面以很高的升温速度迅速达到相变温度而形成奥氏体，当激光束离开后，利用金属本身热传导而发生“自淬火”，使金属表面发生马氏体转变。与传统淬火方法相比，激光淬火是在急热、急冷过程中进行的，温度梯度高，从而在表面形成了一层硬度极高的特殊淬火组织，如晶粒细化、高位错密度等。其淬火层的硬度比普通淬火的硬度还高15％～20％。淬硬层深度可达0.1～2.5MM，因而可大大提高模具的耐磨性，延长模具的使用寿命。

　　    激光强化处理工艺

　　当激光器确定后，金属材料对激光的吸收能力主要取决于其表面状态。一般需激光处理的金属材料表面都经过机械加工，表面粗糙度值很小，其反射率可达80％～90％，使大部分激光能量被反射掉。为了提高金属表面对激光的吸收率，在激光热处理前要对材料表面进行表面处理（常称黑化处理），即在需要激光处理的金属表面涂上一层对激光有较高吸收能力的涂料。

　　表面预处理的方法包括磷化法、提高表面粗糙度法、氧化法、喷（刷）涂料法、镀膜法等多种方法，其中较为常用的是磷化法和喷（刷）涂料法。常用的涂料骨料有石墨、炭黑、磷酸锰、磷酸锌、水玻璃等。也有直接使用碳素墨汁和无光漆作为预处理涂料的。对于有些低碳钢材料，在其表面用炭黑粉末处理，在进行激光淬火时可起渗碳作用。我们采用上海光机所研制的黑化溶液（86－1型），其处理方法简单，可直接喷刷在工件表面，激光吸收率达90％以上。