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激光和电子束加热外表淬火工艺

激光和电子束加热表面淬火是两种新的金属热处理技术,它们是在20世纪70年代初发展起来的。由于它们加热上的一些显著特点,为金属的表面热处理带来了一些新的概念和特点。下面我们就来具体介绍一下激光和电子束加热表面淬火工艺。 1、激光热处理的基本原理 激光是一种亮度极高,单色性和方向性极强的光源。激光加热和一般加热方式不同,它是利用激光束由点到线、由线到面的以扫描方式来实现。常用扫描方式有两种,一种是以轻微散焦的激光束进行横扫描,它可以单程扫描,也可以交叠扫描;另一种是用尖锐聚焦的激光束进行往复摆动扫描。 表面淬火时最主要的是控制表面温度和加热深度,因而用激光扫描加热时关键是控制扫描速度和功率密度。如果扫描速度太慢,温度可以迅速上升到超过材料的熔点;如果功率密度太小,材料又得不到足够的热量,以致达不到淬火所需要的相变温度,或者停留时间过长,加热深度过深,以致不能自行冷却淬火。 2、激光热处理的特点、发展和应用 激光热处理的特点主要有以下几个方面: (1)加热速度快,淬火不用冷却剂。因为激光能量密度大,故可使金属表面在百分之几甚至千分之几秒内升高到所需淬火温度。由于升温快加热集中,因而停止照射时可以把热量迅速传至周围未被加热金属,被加热处可以迅速冷却,达到自行淬火的效果。 (2)可以进行局部的选择性淬火,由于激光具有高的方向性和相干性,可控制性能好,它可用光屏系统传播和聚焦。因此,可以按任何复杂的几何图形进行局部选择性加热淬火,而不影响邻近部位的组织和粗糙度。 (3)几乎没有变形。 3、电子束加热表面淬火 电子束加热是通过电子流轰击金属表面,电子流和金属中的原子碰撞来传递能量进行加热。电子束加热表面时,表面温度和淬透深度除和电子束能量大小有关外,还和轰击时间有关,轰击时间长,温度就高,加热深度也增加。 激光加热和电子束加热相比较,电子束加热效率更高,消耗能量是所有表面加热中最小的;而激光加热本身的电效率低,成本较高。大功率激光器维护也是比较复杂的,但是除了激光器本身以外,没有特殊要求,而电子束系统一定要真空度。电子束加热工件表面不需特殊处理,而激光加热工件表面要进行黑化处理。激光具有极高的可控性能,而电子束的可控性能较差。 

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