激光是20世紀(jì)60年代出現(xiàn)的重大科學(xué)技術(shù)成就之一。激光是用相同頻率的光誘發(fā)而產(chǎn)生的。由于激光具有高亮度、高方向性的高單色性等很有價值的特殊性能，一經(jīng)問世就引起了各方面的重視。70年代制造出大功率的激光器以后，人們利用高能量密度的激光控制加熱技術(shù)，對其在金屬加工強(qiáng)化領(lǐng)域進(jìn)行了研究應(yīng)用，已有激光淬火、激光合金化、激光涂層以及激光沖擊硬化等。
表面強(qiáng)化常用CO2激光器，用CO2氣體作激活氣體，激發(fā)出10.6μm的紅外光。CO2激光器功率大，已有2～20kW功率的CO2激光器。電光轉(zhuǎn)換率高，可達(dá)15%～20%，而且在傳送遠(yuǎn)距離、光束細(xì)以及在聚集成很小一點(diǎn)的能力上，和低功率光束相似。由于激光束具有高方向性、高亮度和平高單色性的特點(diǎn)，才使它具有極大的功率密度，為激光表面強(qiáng)化處理奠定了基礎(chǔ)。
激光加熱金屬表面時，在極短的瞬間（每秒可達(dá)105～106℃）即可把材料表面層加熱到很高的溫度，使其發(fā)生相變或熔化。由于加熱時間極短，致使工件表面熔化層或相變層厚度很小，而基體材料的受熱程度又特別低，所以金屬的冷卻速度很高，每秒達(dá)106℃，約為一般淬火冷卻速度的1000倍。所以材料表層加熱后的冷卻是通過基體金屬的傳導(dǎo)散熱實(shí)現(xiàn)的，即自激冷卻。激光輻射加熱能夠使被強(qiáng)化工件表面形成若干超級淬火區(qū)（白色層），這些淬火區(qū)具有如下特征：亞組織晶粒顯著細(xì)化，晶粒內(nèi)部發(fā)生很大畸變；金屬內(nèi)部缺陷密度（特別是位錯密度）顯著增加；表層中產(chǎn)生很高的內(nèi)應(yīng)力。
金屬對激光的吸收率與材料、表面粗糙和激光波長等有關(guān)。一般情況下，金屬對10.6μm的激光吸收率很低，大部分被反射掉。為了提高吸收率，充分利用激光能量，激光加熱的工件表面需要進(jìn)行黑化處理。黑化處理方法主要有涂碳法、膠體石墨法和磷酸鹽法，其中磷酸鹽法最好。3～5μm厚的碳化膜對激光的吸收率可達(dá)80%～90%，并且有較好的防銹性能，激光淬火后不用清除，即可進(jìn)行裝配。
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