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不銹鋼激光切割相變硬化是一種表面熱處理方法，利用高能激光束掃描工件，在材料表面獲得淬火組織。激光輻射可以將鐵碳合金的表面溫度提高到奧氏體化溫度以上，通過(guò)自身冷卻獲得馬氏體淬火組織。激光相變處理的主要對(duì)象是各種鋼和鑄鐵，它們?cè)诩訜釙r(shí)會(huì)發(fā)生相變。用于激光切割不銹鋼的相變硬化材料的原始組織主要是退火或回火組織。

不銹鋼激光切割相變硬化具有以下特點(diǎn)：(1)加熱冷卻速度快，加工周期短，自淬火，無(wú)冷卻介質(zhì);(2)相變硬化層顯微組織細(xì)小，往往含有非平衡相。其硬度高于常規(guī)淬火，耐磨性和耐腐蝕性顯著提高;(3)淬火筒壁隱蔽部位、盲孔、深孔、大零件局部表面;(4)零件變形小，節(jié)約淬火介質(zhì)，減少環(huán)境污染。激光相變硬化研究成果的主要應(yīng)用是發(fā)動(dòng)機(jī)缸體的表面熱處理。不銹鋼激光切割相變硬化的加熱和冷卻可以在短時(shí)間內(nèi)完成，其特性可用熱循環(huán)曲線來(lái)描述。熱循環(huán)曲線顯示材料在一定深度的溫度隨時(shí)間的變化。熱循環(huán)曲線的特征與激光加工參數(shù)、金屬表面吸收率和材料熱物理參數(shù)有關(guān)。溫度隨加熱層深度和時(shí)間的變化可以用熱傳導(dǎo)方程來(lái)描述，通常可以得到分析結(jié)果。

不銹鋼經(jīng)激光切割加熱時(shí)，表面溫度遠(yuǎn)高于奧氏體化溫度。從表面到亞表面，可分為奧氏體轉(zhuǎn)變區(qū)和熱影響區(qū)區(qū)，當(dāng)激光功率足夠時(shí)，材料的冷卻速度足以保證奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體。不銹鋼的激光切割一般可以分為三層：一層是馬氏體;第二層為馬氏體、貝氏體和珠光體，為混合組織;第三層是非相變結(jié)構(gòu)的熱影響區(qū)。不銹鋼表層經(jīng)激光切割后硬度高。具有良好的耐磨性和耐腐蝕性。硬化層深度一般小于1mm，根據(jù)鋼的含碳量，硬度可達(dá)55HRC甚至更高。

不銹鋼激光切割相變硬化過(guò)程中，加熱材料成分往往不均勻，存在偏析現(xiàn)象成分。相變產(chǎn)物往往偏離合金的平衡相圖，產(chǎn)生一些特殊的結(jié)構(gòu)。(后面描述的激光重熔和激光熔化的特性也用于熔覆和激光焊接。)比如鑄鐵和不銹鋼的激光切割加工區(qū)域有大量殘余奧氏體。從本章給出的照片中可以看到淬火馬氏體和殘余奧氏體，并用電鏡觀察了病變區(qū)域的形態(tài)。