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激光淬火小百科:淬火可应用在哪些行业?

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作者:
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来源:
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发布时间:
2021/10/28
【摘要】:
激光淬火是指对于金属材料加工、金属热处理,把加热到一定程度的热工件蘸一下介质,以达到要求,因此又被过去的工匠形象的称为蘸火,淬火工艺应用很广,读法也随之流传开来。它与退火、正火、回火一起是整体热处理中的四种基本工艺。
淬 (cuì)::淬火,淬砺,淬勉。
淬(cuì)火:把烧红了的铸件往水或油或其他液体里一浸立刻取出来,用以提高合金的硬度和强度。
淬火
具体是指对于金属材料加工、金属热处理,把加热到一定程度的热工件蘸一下介质,以达到要求,因此又被过去的工匠形象的称为蘸火,淬火工艺应用很广,读法也随之流传开来。它与退火、正火、回火一起是整体热处理中的四种基本工艺。
 
为什么要淬火
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变,得到马氏体或贝氏体组织,然后配合以不同温度的回火,以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等,从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
 
具体来说,将金属工件加热到某一适当温度并保持一段时间,随即浸入淬冷介质中快速冷却的金属热处理工艺。常用的淬冷介质有盐水、水、矿物油、空气等。淬火可以提高金属工件的硬度及耐磨性,因而广泛用于各种工、模、量具及要求表面耐磨的零件(如齿轮、轧辊、渗碳零件等)。
 
配合回火步骤,可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度,并可获得这些性能之间的配合(综合机械性能)从而满足不同的使用要求。淬火还可使一些特殊性能的钢获得一定的物理化学性能,例如淬火使永磁钢增强其铁磁性、不锈钢提高其耐蚀性等。淬火工艺主要用于钢件,常用的钢在加热到临界温度以上时,原有在室温下的组织将全部或大部转变为奥氏体。随后将钢浸入水或油中快速冷却,奥氏体即转变为马氏体。与钢中其他组织相比,马氏体硬度最高。淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力,当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。为此必须选择合适的冷却方法。 
 
为满足各种零件千差万别的技术要求,发展了各种淬火工艺。如,按接受处理的部位,有整体、局部淬火和表面淬火;按加热时相变是否完全,有完全淬火和不完全淬火(对于亚共析钢,该法又称亚临界淬火);按冷却时相变的内容,有分级淬火,等温淬火和欠速淬火等。
 
激光淬火原理
激光淬火设备
传统的淬火工艺都很多种,并且离不开淬冷介质。激光淬火作为一种表面处理技术,是一种全新的淬火方式。
 
从原理上来讲,激光淬火是利用高能激光束作为热源,经过激光发生器产生激光和外光路传输和聚焦,形成能量密度很高的光束,实现金属基材表面的热处理工艺。通过将材料表面加热到相变点以上,随着材料自身冷却,奥氏体转变为马氏体,从而使材料表面硬化的淬火技术。 
 
激光淬火优势
与常规火焰表面淬火、中高频表面淬火等传统的淬火方式相比,激光淬火具备很多优势。
1) 激光淬火,加热与冷却速度快,工艺周期短,不需要外部淬冷介质,高效清洁无污染;
2)瞬间局部加热,工件变形小,工作环境洁净,处理后不需要其他精加工,且被处理工件尺寸不受热处理设备尺寸的限制;
3)硬度高,激光淬火硬度高于常规淬火硬度,比常规淬火工艺硬度高5-20%。同时,硬化深度可控,可实现大面积激光热处理。
4)热影响区小,变形小,硬化层与基材结合处形成激光束对工件的热影响区,其范围很小,约0.3-1.0 mm。
5)激光热处理工作距离较大,即加工头距离工件表面的距离为100-300 mm,工艺实施方便,可进行局部淬火工艺实施,工艺实施灵活、可控性强。
6)激光淬火高效方便,可与机器人设备结合,减少人工成本。
 
激光淬火应用
淬火应用
在机械制造业中,激光淬火应用广泛。尤其是汽车、齿轮、火箭中应用的钢件几乎都需要经过淬火处理从而实现表面强化,特别是在提高轧辊、导卫、齿轮、剪刃等易损件的使用寿命方面。 

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