为什么激光热处理会得到广泛应用

因激光束具有高亮度、方向性好、单色性好、相干性好等特点，以激光为热源的激光热处理与增材制造技术已经发展成为先进制造技术的典型代表。激光热处理技术如激光淬火、激光合金化、激光熔覆等可在选择的局部区域内进行改性处理，提高零部件的表面性能，延长其使用命。

激光热处理是一种表面热处理技术，以高能量激光束快速扫描工件，使被照射的金属或合金表面温度以极快速度升高到相变点以上，激光束离开被照射部位时，由于热传导作用，处于冷态的基体使其迅速冷却而进行自冷淬火，得到较细小的硬化层组织，硬度一般高于常规淬火硬度。

激光加热具有极高的功率密度，即激光的照射区域的单位面积上集中极高的功率。由于功率密度极高，工件传导散热无法及时将热量传走，结果使得工件被激光照射区迅速升温到奥氏体化温度实现快速加热。当激光加热结束，因为快速加热时工件基体大体积中仍保持较低的温度，被加热区域可以通过工件本身的热传导迅速冷却，从而实现淬火等热处理效果。

激光热处理技术与其它热处理如高频淬火,渗碳,渗氮等传统工艺相比,具有以下特点：

1. 无需使用外加材料，仅改变被处理材料表面的组织结构。处理后的改性层具有足够的厚度，可根据需要调整深浅一般可达0.1-0.8 mm。

2. 处理层和基体结合强度高。激光表面处理的改性层和基体材料之间是致密的冶金结合，而且处理层表面是致密的冶金组织，具有较高的硬度和耐磨性。

3. 被处理件变形极小，由于激光功率密度高，与零件的作用时间很短，故零件的热变形区和整体变化都很小。故适合于高精度零件处理，作为材料和零件的最后处理工序。

4．加工柔性好，适用面广。利用灵活的导光系统可随意将激光导向处理部分，从而可方便地处理深孔、内孔、盲孔和凹槽等，可进行选择性的局部处理。

激光热处理自动化程度较高，硬化层深度和硬化面积可控性好。该技术主要用于强化汽车零部件或工模具的表面，提高其表面硬度、耐磨性、耐蚀性以及强度和高温性能等，如汽车发动机缸孔、曲轴、冲压模具还有铸造型板等。

增材制造（Additive Manufacturing，AM）俗称3D打印，融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。

激光增材制造技术可以实现无模具的复杂零件的成形与制造，也可在零件局部选区部位沉积上一层具特殊性能的强化涂层，甚至生长出特定形状的部件，还可对失效缺损部位进行激光再制造修复，在恢复尺寸的基础上，进一步提高零部件性能，使其达到或超过新品。

激光增材制造通过数控软件来驱动激光三维熔覆过程，不仅可实现激光熔覆制备耐磨涂层和功能梯度材料， 而且可修复高附加值的金属件和直接制造任意复杂结构的金属零部件。激光选区熔化技术可制造出大幅减轻重量的航空航天金属结构件。随着其成形工艺和装备不断地成熟和提高， 成形材料从钛合金、镍基合金、不锈钢、 钴铬合金等成熟材料种类，不断推出新材料。