為什么激光熱處理會得到廣泛應(yīng)用

因激光束具有高亮度、方向性好、單色性好、相干性好等特點，以激光為熱源的激光熱處理與增材制造技術(shù)已經(jīng)發(fā)展成為先進(jìn)制造技術(shù)的典型代表。激光熱處理技術(shù)如激光淬火、激光合金化、激光熔覆等可在選擇的局部區(qū)域內(nèi)進(jìn)行改性處理，提高零部件的表面性能，延長其使用命。

激光熱處理是一種表面熱處理技術(shù)，以高能量激光束快速掃描工件，使被照射的金屬或合金表面溫度以極快速度升高到相變點以上，激光束離開被照射部位時，由于熱傳導(dǎo)作用，處于冷態(tài)的基體使其迅速冷卻而進(jìn)行自冷淬火，得到較細(xì)小的硬化層組織，硬度一般高于常規(guī)淬火硬度。

激光加熱具有極高的功率密度，即激光的照射區(qū)域的單位面積上集中極高的功率。由于功率密度極高，工件傳導(dǎo)散熱無法及時將熱量傳走，結(jié)果使得工件被激光照射區(qū)迅速升溫到奧氏體化溫度實現(xiàn)快速加熱。當(dāng)激光加熱結(jié)束，因為快速加熱時工件基體大體積中仍保持較低的溫度，被加熱區(qū)域可以通過工件本身的熱傳導(dǎo)迅速冷卻，從而實現(xiàn)淬火等熱處理效果。

激光熱處理技術(shù)與其它熱處理如高頻淬火,滲碳,滲氮等傳統(tǒng)工藝相比,具有以下特點：

1. 無需使用外加材料，僅改變被處理材料表面的組織結(jié)構(gòu)。處理后的改性層具有足夠的厚度，可根據(jù)需要調(diào)整深淺一般可達(dá)0.1-0.8 mm。

2. 處理層和基體結(jié)合強(qiáng)度高。激光表面處理的改性層和基體材料之間是致密的冶金結(jié)合，而且處理層表面是致密的冶金組織，具有較高的硬度和耐磨性。

3. 被處理件變形極小，由于激光功率密度高，與零件的作用時間很短，故零件的熱變形區(qū)和整體變化都很小。故適合于高精度零件處理，作為材料和零件的最后處理工序。

4．加工柔性好，適用面廣。利用靈活的導(dǎo)光系統(tǒng)可隨意將激光導(dǎo)向處理部分，從而可方便地處理深孔、內(nèi)孔、盲孔和凹槽等，可進(jìn)行選擇性的局部處理。

激光熱處理自動化程度較高，硬化層深度和硬化面積可控性好。該技術(shù)主要用于強(qiáng)化汽車零部件或工模具的表面，提高其表面硬度、耐磨性、耐蝕性以及強(qiáng)度和高溫性能等，如汽車發(fā)動機(jī)缸孔、曲軸、沖壓模具還有鑄造型板等。

增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗稱3D打印，融合了計算機(jī)輔助設(shè)計、材料加工與成型技術(shù)、以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，通過軟件與數(shù)控系統(tǒng)將專用的金屬材料、非金屬材料以及醫(yī)用生物材料，按照擠壓、燒結(jié)、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，制造出實體物品的制造技術(shù)。

激光增材制造技術(shù)可以實現(xiàn)無模具的復(fù)雜零件的成形與制造，也可在零件局部選區(qū)部位沉積上一層具特殊性能的強(qiáng)化涂層，甚至生長出特定形狀的部件，還可對失效缺損部位進(jìn)行激光再制造修復(fù)，在恢復(fù)尺寸的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步提高零部件性能，使其達(dá)到或超過新品。

激光增材制造通過數(shù)控軟件來驅(qū)動激光三維熔覆過程，不僅可實現(xiàn)激光熔覆制備耐磨涂層和功能梯度材料， 而且可修復(fù)高附加值的金屬件和直接制造任意復(fù)雜結(jié)構(gòu)的金屬零部件。激光選區(qū)熔化技術(shù)可制造出大幅減輕重量的航空航天金屬結(jié)構(gòu)件。隨著其成形工藝和裝備不斷地成熟和提高， 成形材料從鈦合金、鎳基合金、不銹鋼、 鈷鉻合金等成熟材料種類，不斷推出新材料。