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激光相變硬化又稱為激光淬火。鋼鐵材料的激光相變硬化技術是指以高能密度的激光束照射工件表面，使其需要硬化的部位瞬間吸收光能并立即轉化為熱能，從而使激光作用區的溫度急劇上升形成奧氏體不銹鋼，經隨后的快速冷卻，獲得極細小馬氏體等組織的高硬化層的一種熱處理技術。
激光相變硬化處理技術是20世紀70年代隨著大功率激光器的問世而發展起來的一項重大高新技術，激光相變硬化可在不影響材料基體性能的前提下，提高其表面的硬度和強度等性能，因此已發展成為材料表面改性的一種重要手段。激光相變硬化技術有以下一些突出優點：
(1)極快的加熱和冷卻速度。激光表面淬火時加熱速度可達104～106℃/s，冷卻速度可達106～108℃/s，比感應加熱的工藝周期短，通常只需要0.1s即可完成淬火過程，生產效率很高。
(2)可實現自淬火。由于激光加熱速度快，相變過程輸入的總熱量少，熱影響區小，因而可實現自冷淬火，且不需要水或油等淬火介質，既可降低消耗，又可避免環境污染。
(3)表面強化效果好。激光表面淬火后可獲得極細小的馬氏體和碳化物組織，其硬度比常規淬火硬度高15%～30%;尤其對于鑄鐵件，耐磨性可提高3～4倍。激光相變硬化所獲得的馬氏體實質上是一種形變馬氏體，比常規淬火所得到的馬氏體具有更高的缺陷密度，晶粒更加細化，同時由于冷卻速度極快，碳原子來不及擴散，使得馬氏體含碳量極高，而且殘余奧氏體也獲得了極高的位錯密度;另外，淬火后表層有很高的殘余應力。這些顯微組織特點大大了提高材料表層的硬度和疲勞強度。
(4)易實現表面局部及特殊部位的淬火。激光表面淬火只發生在激光照射的部位，其它部位無須進行防護。激光束可聚焦到很細，特別適合小件的局部淬火和特殊部位的淬火，例如槽壁、小孔、深孔、腔體內壁等，只要能將激光照射到位即可。由于激光淬火工藝熱影響區小而工件變形少，因此它特別適合解決機械產品中形狀復雜零件的表面強化問題。另外，只要工藝得當，激光淬火后表面幾乎無氧化或脫碳現象，表面粗糙度也幾乎不變，因而可以作為工件加工的最后工序。
近幾十年來，激光表面淬火技術不僅在理論研究方面獲得突破性進展，而且在工業應用方面也取得了長足的進步，其工藝過程可實現計算機控制和生產自動化，成為表面處理和表面工程中一個十分活躍的新興領域。已有工作表明，對于中低碳鋼采用連續激光和非表面熔化處理可以取得最好的效果;而對于高碳高合金鋼，則必須嚴格控制激光表面熱處理條件，才能確保良好的表面硬化效果。此外，為提高材料表面對激光的吸收率，通常需要對試樣表面預先進行磷化處理，或在材料表面預涂一些均勻的涂層。例如，為提高4Cr13不銹鋼試樣表面對光的吸收率，確保所需的表面硬化層深度以及硬度的均勻性，可以采用表面氧化發黑法。
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