利用(yong)高功率(lv)、高密度激(ji)光(guang)束（一般(ban)用(yong)104~105W/c㎡)對(dui)金(jin)(jin)屬進(jin)行表面(mian)(mian)(mian)處(chu)理(li)的方法稱為激(ji)光(guang)熱處(chu)理(li)。激(ji)光(guang)熱處(chu)理(li)分為激(ji)光(guang)相變(bian)硬(ying)化(hua)(hua)（表面(mian)(mian)(mian)淬(cui)火、表面(mian)(mian)(mian)非晶化(hua)(hua)及表面(mian)(mian)(mian)重熔淬(cui)火）、激(ji)光(guang)表面(mian)(mian)(mian)合(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)（表面(mian)(mian)(mian)敷(fu)層合(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)、硬(ying)質粒子噴(pen)射合(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)、氣體合(he)(he)(he)金(jin)(jin)化(hua)(hua)）等表面(mian)(mian)(mian)改性(xing)工程，產生其他表面(mian)(mian)(mian)加熱淬(cui)火強化(hua)(hua)達不到的表面(mian)(mian)(mian)成分、組織(zhi)及性(xing)能(neng)的改變(bian)。
激光熱處(chu)理為(wei)高速加熱、高速冷(leng)卻，獲(huo)得的(de)組織細密、硬度高、耐磨性能(neng)好，淬(cui)火部(bu)位可(ke)獲(huo)得大(da)于3920MPa的(de)殘留應力，有助于提高疲勞(lao)性能(neng)。激光熱處(chu)理可(ke)以(yi)進行局部(bu)選擇性淬(cui)火，通過對光斑尺寸的(de)控(kong)制，尤其(qi)適合其(qi)他熱處(chu)理方(fang)法(fa)(fa)無(wu)法(fa)(fa)處(chu)理的(de)不通孔、沉溝、微區、夾角、圓角和刀具(ju)刃部(bu)等(deng)局部(bu)區域的(de)硬化。激光可(ke)以(yi)遠距(ju)離傳送，容易實現一臺(tai)激光器供若干工作臺(tai)同時或(huo)單獨(du)使用(yong)，易于采用(yong)計算機對
激(ji)光熱處理(li)工藝(yi)過程進行控(kong)制和管理(li)，實現(xian)生產過程的自動化。此外，激(ji)光熱處理(li)具有耗電低、變形極小，不需冷卻介質，速度(du)快(kuai)、效率高及無(wu)工業污染(ran)等優點。
激光熱處理一般采用功率為千瓦級的連續工作的CO2激光，通常的激光熱處理實驗裝置見圖3-17。激光熱處理的關鍵設備是激光器，目前工業中應用最多的是500W級縱向直流放電CO2激光器。其性能如下：額定輸出功率為200～800W，光束直徑為4mm，發散角小于2mrad。
利用激光(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)射事先經過黑化處理的(de)(de)工(gong)件表(biao)(biao)面，使(shi)表(biao)(biao)面薄層(ceng)快速(su)加(jia)熱(re)到相(xiang)變溫(wen)度(du)以上(shang)（低于(yu)熔點），光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)移開后通(tong)過自激冷卻即可(ke)實現表(biao)(biao)面淬(cui)火(huo)硬化。用于(yu)激光(guang)(guang)(guang)(guang)表(biao)(biao)面淬(cui)火(huo)的(de)(de)功(gong)(gong)率(lv)密(mi)度(du)為103~105W/c㎡。由于(yu)加(jia)熱(re)工(gong)件的(de)(de)表(biao)(biao)面溫(wen)度(du)及(ji)穿透深度(du)均與激光(guang)(guang)(guang)(guang)照(zhao)射持續時間的(de)(de)平方根成正比，因此當激光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)功(gong)(gong)率(lv)及(ji)光(guang)(guang)(guang)(guang)斑尺(chi)寸確定后，通(tong)過改變激光(guang)(guang)(guang)(guang)束(shu)的(de)(de)掃描速(su)率(lv)，就可(ke)以控制工(gong)件表(biao)(biao)面溫(wen)度(du)與加(jia)熱(re)層(ceng)深度(du)。
激(ji)光淬(cui)火的(de)基(ji)本工(gong)藝參數包(bao)括激(ji)光器的(de)輸出(chu)功率(lv)、光斑(ban)尺寸、掃描(miao)速(su)度(du)（或工(gong)件(jian)移(yi)動(dong)速(su)度(du)）以(yi)及材(cai)料對光的(de)吸收率(lv)等(deng)。
激光(guang)(guang)淬火鋼(gang)(gang)件(jian)表層(ceng)可獲得極(ji)細(xi)的馬氏體(ti)(ti)(ti)，合(he)金鋼(gang)(gang)硬化(hua)(hua)區(qu)(qu)組織為極(ji)細(xi)板條或針狀(zhuang)馬氏體(ti)(ti)(ti)、未溶碳(tan)化(hua)(hua)物及少量(liang)殘(can)留奧氏體(ti)(ti)(ti)，激光(guang)(guang)硬化(hua)(hua)區(qu)(qu)與基體(ti)(ti)(ti)交界區(qu)(qu)呈現復雜(za)的多相組織。
激(ji)光(guang)(guang)表(biao)面(mian)(mian)淬(cui)火與高頻及(ji)火焰表(biao)面(mian)(mian)加熱(re)淬(cui)火相比(bi)較(jiao)，前者受熱(re)及(ji)冷(leng)卻區(qu)域(yu)極(ji)小(xiao)(xiao)，因而(er)畸變極(ji)小(xiao)(xiao)、殘留應(ying)力小(xiao)(xiao)，且由于無氧化脫碳作用，淬(cui)火表(biao)面(mian)(mian)更加光(guang)(guang)亮潔凈，從而(er)可以在最終精加工工序以后(hou)(hou)進行(xing)。利用激(ji)光(guang)(guang)表(biao)面(mian)(mian)加熱(re)淬(cui)火可改善模(mo)具(ju)表(biao)面(mian)(mian)硬度(du)、耐(nai)磨性、熱(re)穩定性、抗疲勞(lao)性和臨(lin)界(jie)斷(duan)裂韌度(du)等力學性能(neng)，是提高模(mo)具(ju)壽(shou)命(ming)的(de)有效途(tu)徑之(zhi)一。例(li)如GCr15鋼(gang)(gang)制(zhi)軸(zhou)承保持架沖孔用的(de)沖孔凹模(mo)，經常規處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)的(de)使用壽(shou)命(ming)為1.12萬(wan)次，經激(ji)光(guang)(guang)處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)的(de)壽(shou)命(ming)達2.8萬(wan)次。GCr15鋼(gang)(gang)制(zhi)擠壓(ya)孔邊用的(de)壓(ya)坡模(mo)，經激(ji)光(guang)(guang)處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)，可連續(xu)沖壓(ya)6000件(jian)，而(er)按(an)常規熱(re)處(chu)(chu)理(li)工藝處(chu)(chu)理(li)后(hou)(hou)，最高使用壽(shou)命(ming)為3000件(jian)。
如(ru)果(guo)在工件表面(mian)涂敷硬質合金粉(fen)末，即可實現表面(mian)合金化(hua)。激光加(jia)熱(re)的(de)優點是工件無需置于真空。表3-41所列(lie)為45鋼和42CrMo鋼激光加(jia)熱(re)表面(mian)淬火的(de)效果(guo)。
從(cong)表3-41可以(yi)看(kan)出，為了提高光能的吸(xi)收(shou)率，被加(jia)工金屬表面必須施行黑(hei)化處理(li)，最好的黑(hei)化方(fang)法(fa)是磷酸鹽(yan)法(fa)。
