激光淬火技术在钢铁热处理中的应用

降本增效是企业追求的终极目标，纵观钢铁行业技术史上很多重大技术突破，例如转炉炼钢、连铸、连轧等，首要动因是降低成本。在冶金技术已相当成熟的今天，借助再制造技术延长冶金生产线核心部件的使用寿命，不仅能提升新产品的性能，还能修复废旧产品、延长产品寿命，同时有效减少了设备维修和停机时间，提高生产效率。

激光淬火的原理

 

激光淬火技术是利用聚焦的激光束作为热源照射待处理工件表面，使待硬化部位的温度瞬间急剧上升，形成奥氏体，然后通过快速冷却获得马氏体或其他晶粒细小结构的硬化层的热处理技术。

 

激光表面淬火的技术特点

一、功率密度高，加热速度快，零件变形小。

热处理工艺可以控制变形，工件处理后不需要磨削，可以作为零件精加工的后一道工序。

二、可用于形状复杂的零件;

如盲孔、内孔、小槽、薄壁零件等。可以或部分，也可以根据需要在同一部位的不同部位进行不同的。它可以克服高频淬火由于感应器的限制，难以对形状复杂的零件进行表面淬火，加热面积难以控制，薄壁零件淬火时容易开裂的问题。大型零件的加工，在渗碳、淬火等化学热处理过程中，不需要受炉子大小的限制。

三、具有普遍性。

由于激光焦点较深，淬火时对零件的大小、尺寸、表面没有严格的限制。但是，现有的中高频淬火必须为各种零件制作合适的感应器。

四、不受限制对于一些淬火温度较高的不锈钢零件，淬火温度和熔点温度非常接近，使用感应器对产品进行局部表面淬火时容易烧伤边角或不规则零件，导致零件报废，而激光表面淬火则不受此限制。

五、无需冷却

激光淬火是一种清洁、高效、环保的淬火工艺，冷却速度快，不需要水、油等冷却介质。

六、满足硬化要求

表面硬化层组织细密、硬度高、耐磨性好，能满足浅硬化层深度(一般0.3~2.0mm)的表面硬化产品的要求。

在钢铁行业的部分应用实例

 

轧辊激光合金化

轧辊是轧机上使金属产生连续塑性变形的主要工作部件和工具，长期恶劣的工作环境导致其表面剥落、裂纹甚至断裂的情况发生。通过激光对轧辊进行合金化处理，可有效延长轧辊使用寿命。下图为通过激光对棒材轧辊合金化处理，无变形，耐高温、耐腐蚀、过钢量提高显著。

炉底辊激光熔覆

炉底辊作为高温板坯传输媒介，长期在充斥腐蚀性气体的高温环境下工作，与高温板坯直接接触的辊环，表面易出现粘钢、结瘤、氧化、腐蚀、磨损、高温蠕变等现象，特别是由粘钢和结瘤造成的板坯下表面凹坑、划痕、重皮等各类质量缺陷，在硅钢、冷轧原料等软钢上表现的尤为突出。通过激光在辊环表面熔覆一层耐高温、抗氧化、耐磨损的新型材料，避免因炉底辊使用周期内辊环表面出现粘钢、结瘤或氧化皮疏松剥落等现象，影响板坯后续轧制质量，可有效提高生产线经济效益。

激光淬火技术可对各种导轨、大型齿轮、轴颈、汽缸内壁、模具、减振器、摩擦轮、轧辊、滚轮零件进行表面强化。适用材料为中、高碳钢，铸铁。