激光淬火技術(shù)在鋼鐵熱處理中的應(yīng)用

降本增效是企業(yè)追求的終極目標(biāo)，縱觀鋼鐵行業(yè)技術(shù)史上很多重大技術(shù)突破，例如轉(zhuǎn)爐煉鋼、連鑄、連軋等，首要動因是降低成本。在冶金技術(shù)已相當(dāng)成熟的今天，借助再制造技術(shù)延長冶金生產(chǎn)線核心部件的使用壽命，不僅能提升新產(chǎn)品的性能，還能修復(fù)廢舊產(chǎn)品、延長產(chǎn)品壽命，同時有效減少了設(shè)備維修和停機(jī)時間，提高生產(chǎn)效率。

激光淬火的原理

激光淬火技術(shù)是利用聚焦的激光束作為熱源照射待處理工件表面，使待硬化部位的溫度瞬間急劇上升，形成奧氏體，然后通過快速冷卻獲得馬氏體或其他晶粒細(xì)小結(jié)構(gòu)的硬化層的熱處理技術(shù)。

激光表面淬火的技術(shù)特點

一、功率密度高，加熱速度快，零件變形小。

熱處理工藝可以控制變形，工件處理后不需要磨削，可以作為零件精加工的后一道工序。

二、可用于形狀復(fù)雜的零件;

如盲孔、內(nèi)孔、小槽、薄壁零件等。可以或部分，也可以根據(jù)需要在同一部位的不同部位進(jìn)行不同的。它可以克服高頻淬火由于感應(yīng)器的限制，難以對形狀復(fù)雜的零件進(jìn)行表面淬火，加熱面積難以控制，薄壁零件淬火時容易開裂的問題。大型零件的加工，在滲碳、淬火等化學(xué)熱處理過程中，不需要受爐子大小的限制。

三、具有普遍性。

由于激光焦點較深，淬火時對零件的大小、尺寸、表面沒有嚴(yán)格的限制。但是，現(xiàn)有的中高頻淬火必須為各種零件制作合適的感應(yīng)器。

四、不受限制對于一些淬火溫度較高的不銹鋼零件，淬火溫度和熔點溫度非常接近，使用感應(yīng)器對產(chǎn)品進(jìn)行局部表面淬火時容易燒傷邊角或不規(guī)則零件，導(dǎo)致零件報廢，而激光表面淬火則不受此限制。

五、無需冷卻

激光淬火是一種清潔、高效、環(huán)保的淬火工藝，冷卻速度快，不需要水、油等冷卻介質(zhì)。

六、滿足硬化要求

表面硬化層組織細(xì)密、硬度高、耐磨性好，能滿足淺硬化層深度(一般0.3~2.0mm)的表面硬化產(chǎn)品的要求。

在鋼鐵行業(yè)的部分應(yīng)用實例

軋輥激光合金化

軋輥是軋機(jī)上使金屬產(chǎn)生連續(xù)塑性變形的主要工作部件和工具，長期惡劣的工作環(huán)境導(dǎo)致其表面剝落、裂紋甚至斷裂的情況發(fā)生。通過激光對軋輥進(jìn)行合金化處理，可有效延長軋輥使用壽命。下圖為通過激光對棒材軋輥合金化處理，無變形，耐高溫、耐腐蝕、過鋼量提高顯著。

爐底輥激光熔覆

爐底輥作為高溫板坯傳輸媒介，長期在充斥腐蝕性氣體的高溫環(huán)境下工作，與高溫板坯直接接觸的輥環(huán)，表面易出現(xiàn)粘鋼、結(jié)瘤、氧化、腐蝕、磨損、高溫蠕變等現(xiàn)象，特別是由粘鋼和結(jié)瘤造成的板坯下表面凹坑、劃痕、重皮等各類質(zhì)量缺陷，在硅鋼、冷軋原料等軟鋼上表現(xiàn)的尤為突出。通過激光在輥環(huán)表面熔覆一層耐高溫、抗氧化、耐磨損的新型材料，避免因爐底輥使用周期內(nèi)輥環(huán)表面出現(xiàn)粘鋼、結(jié)瘤或氧化皮疏松剝落等現(xiàn)象，影響板坯后續(xù)軋制質(zhì)量，可有效提高生產(chǎn)線經(jīng)濟(jì)效益。

激光淬火技術(shù)可對各種導(dǎo)軌、大型齒輪、軸頸、汽缸內(nèi)壁、模具、減振器、摩擦輪、軋輥、滾輪零件進(jìn)行表面強(qiáng)化。適用材料為中、高碳鋼，鑄鐵。