利用(yong)高功率(lv)、高密度激(ji)(ji)光(guang)束(shu)（一般(ban)用(yong)104~105W/c㎡)對(dui)金(jin)屬進行表(biao)(biao)面(mian)(mian)處(chu)理的(de)方法(fa)稱為激(ji)(ji)光(guang)熱(re)處(chu)理。激(ji)(ji)光(guang)熱(re)處(chu)理分為激(ji)(ji)光(guang)相變硬化（表(biao)(biao)面(mian)(mian)淬(cui)火(huo)、表(biao)(biao)面(mian)(mian)非晶(jing)化及(ji)表(biao)(biao)面(mian)(mian)重熔(rong)淬(cui)火(huo)）、激(ji)(ji)光(guang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)合(he)(he)金(jin)化（表(biao)(biao)面(mian)(mian)敷層(ceng)合(he)(he)金(jin)化、硬質粒子噴(pen)射(she)合(he)(he)金(jin)化、氣體合(he)(he)金(jin)化）等表(biao)(biao)面(mian)(mian)改(gai)性工程(cheng)，產生其他表(biao)(biao)面(mian)(mian)加熱(re)淬(cui)火(huo)強化達不到的(de)表(biao)(biao)面(mian)(mian)成(cheng)分、組織及(ji)性能的(de)改(gai)變。
激光熱(re)(re)處理為高速(su)加熱(re)(re)、高速(su)冷卻(que)，獲得(de)的組(zu)織細密(mi)、硬度高、耐磨性(xing)(xing)能好，淬(cui)火部位可獲得(de)大于3920MPa的殘(can)留(liu)應(ying)力，有助于提(ti)高疲勞性(xing)(xing)能。激光熱(re)(re)處理可以(yi)進行(xing)局部選擇性(xing)(xing)淬(cui)火，通過對(dui)光斑尺寸的控制(zhi)，尤(you)其適合其他熱(re)(re)處理方(fang)法無法處理的不通孔、沉溝、微(wei)區、夾角(jiao)、圓(yuan)角(jiao)和刀具刃部等局部區域的硬化。激光可以(yi)遠(yuan)距離傳送(song)，容易實現一臺(tai)激光器供若(ruo)干工(gong)作臺(tai)同(tong)時或單獨使用，易于采用計算機對(dui)
激(ji)光熱(re)處理(li)工(gong)藝(yi)過程進行控制(zhi)和(he)管理(li)，實現(xian)生(sheng)產過程的(de)自動化。此外，激(ji)光熱(re)處理(li)具有耗電(dian)低、變形極(ji)小，不需(xu)冷卻介(jie)質(zhi)，速(su)度快(kuai)、效率高及(ji)無工(gong)業污染等(deng)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(ji)光(guang)(guang)照射事先經過黑化處理(li)的(de)工(gong)(gong)件(jian)(jian)表面，使表面薄層快速加(jia)(jia)熱到相(xiang)變溫(wen)度以上（低于(yu)熔點），光(guang)(guang)束(shu)移開后通過自激(ji)冷(leng)卻即可實現表面淬(cui)火硬化。用于(yu)激(ji)光(guang)(guang)表面淬(cui)火的(de)功率(lv)密度為103~105W/c㎡。由于(yu)加(jia)(jia)熱工(gong)(gong)件(jian)(jian)的(de)表面溫(wen)度及(ji)(ji)穿透深度均與激(ji)光(guang)(guang)照射持續時間的(de)平方根成正(zheng)比(bi)，因此當激(ji)光(guang)(guang)束(shu)功率(lv)及(ji)(ji)光(guang)(guang)斑(ban)尺寸確定后，通過改變激(ji)光(guang)(guang)束(shu)的(de)掃描(miao)速率(lv)，就(jiu)可以控(kong)制工(gong)(gong)件(jian)(jian)表面溫(wen)度與加(jia)(jia)熱層深度。
激(ji)光淬(cui)火的(de)基本工(gong)藝(yi)參數包括激(ji)光器(qi)的(de)輸出功率(lv)、光斑尺寸(cun)、掃(sao)描(miao)速度(du)（或工(gong)件移動速度(du)）以及材料對(dui)光的(de)吸收率(lv)等。
激光(guang)淬(cui)火鋼(gang)件(jian)表層(ceng)可獲得極細的馬氏體(ti)，合金鋼(gang)硬化區組織(zhi)為極細板條或(huo)針狀(zhuang)馬氏體(ti)、未溶碳(tan)化物(wu)及(ji)少(shao)量殘留(liu)奧氏體(ti)，激光(guang)硬化區與基體(ti)交(jiao)界區呈現復雜的多相組織(zhi)。
激光(guang)表(biao)面(mian)淬(cui)火(huo)(huo)與高頻及(ji)火(huo)(huo)焰表(biao)面(mian)加(jia)熱淬(cui)火(huo)(huo)相比較，前者受熱及(ji)冷(leng)卻區域極小(xiao)，因而(er)畸變極小(xiao)、殘留應(ying)力小(xiao)，且(qie)由于(yu)無(wu)氧化脫(tuo)碳作用(yong)，淬(cui)火(huo)(huo)表(biao)面(mian)更加(jia)光(guang)亮潔凈，從而(er)可(ke)以在最終(zhong)精加(jia)工工序(xu)以后(hou)進行。利用(yong)激光(guang)表(biao)面(mian)加(jia)熱淬(cui)火(huo)(huo)可(ke)改善(shan)模具表(biao)面(mian)硬度、耐磨(mo)性(xing)(xing)、熱穩定性(xing)(xing)、抗疲勞性(xing)(xing)和臨界斷裂韌度等力學(xue)性(xing)(xing)能，是提(ti)高模具壽(shou)命的(de)有效(xiao)途(tu)徑之一。例如(ru)GCr15鋼制軸承保持(chi)架沖孔用(yong)的(de)沖孔凹模，經(jing)常(chang)規(gui)處(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)使用(yong)壽(shou)命為1.12萬次，經(jing)激光(guang)處(chu)理(li)(li)后(hou)的(de)壽(shou)命達2.8萬次。GCr15鋼制擠壓(ya)孔邊用(yong)的(de)壓(ya)坡模，經(jing)激光(guang)處(chu)理(li)(li)后(hou)，可(ke)連(lian)續沖壓(ya)6000件，而(er)按常(chang)規(gui)熱處(chu)理(li)(li)工藝處(chu)理(li)(li)后(hou)，最高使用(yong)壽(shou)命為3000件。
如(ru)果在工件表面涂敷(fu)硬質合(he)金粉末，即可實現表面合(he)金化。激(ji)光(guang)(guang)加熱的優點(dian)是(shi)工件無需置于真空(kong)。表3-41所列為45鋼(gang)(gang)和42CrMo鋼(gang)(gang)激(ji)光(guang)(guang)加熱表面淬火(huo)的效(xiao)果。
從表3-41可以看出，為了提高光能的(de)吸收率，被(bei)加(jia)工(gong)金屬(shu)表面(mian)必須施行黑化處理，最好的(de)黑化方法(fa)是(shi)磷酸鹽法(fa)。
