河南隆江修復術之激光表面強化技術

       用激光將合金化粉末和基材一起融化后迅速凝固，在表面獲得合金層。它現對于激光熔覆的優點是它可以在廉價基材表面獲得與基材本身差別很大的具有良好表面性能的新合金層。從而增加工件的使用壽命并降低材料損耗。由于合金元素完全溶解于表層內，獲得的改性層成分很均勻，對皸裂和剝落等傾向不敏感。激光表面合金化處理軋輥時候、具有能量作用集中，熱影響區小，覆蓋組織細小，結構致密，氣孔率低而且容易實現自動化生產線，沒有化學污染、無輻射等優點。另外，合金化元素添加方式很多，公益方式靈活，既可以是基材中固熔添加的硬質點，也可以是原位生成的，使得激光合金化技術更具有優勢。

       激光表面強化技術主要分為激光合金化技術、激光熔覆技術和激光淬火技術。

        激光合金化技術是將高能量密度的激光束輻照在噴有0.2—0.4mm合金涂料的工件表面，使合金涂料與基材進行充分的冶金作用，形成合金化層，從而顯著提高工件表面的耐磨、耐高溫和抗腐蝕性能。主要應用于軋輥等大型高溫耐磨類工件。

        經激光合金化處理后的軋輥平均使用壽命提高到1.5倍，平均軋鋼量比新輥提高2倍左右，經濟效益十分顯著，一是可以減少軋機停機時間和換輥次數，有效提高了設備作業率，二是降低了工人換輥和軋輥加工的勞動強度，三是可以減小軋輥堆放基地，成倍減少資金占用。

 

         激光熔覆技術是利用自動送粉器將合金粉末同步到激光溶池中，是合金粉末與金屬基體同時熔化，形成金屬覆蓋層的工藝過程。與傳統的熱噴焊或者堆焊工藝相比，激光熔覆變形小，應力低，對基體的稀釋率低，組織致密，微觀缺陷小，結合強度高，熔覆層的尺寸大小和位置都可以精確控制，特別是熔覆層的成分可以根據工況的需求方便調節，因此非常適合與一些工件的表面強化與修復。

 

   應用實例：

   激光熔覆與合金化技術可對各種大型軸類零件如電機與發電機組轉子、各種模具、軋輥、大型曲軸與連桿等零件進行表面強化與修復。還可以對鋁合金、銅合金工件激光熔覆。

        激光熔覆應用范例：激光熔覆修復長5000mm，直徑500mm的大型不銹鋼軋輥軸頸，修復后軋輥長軸直線度公差只有0.03mm，激光熔覆修復幾乎不引起工件變形。

        汽輪機葉片經激光合金化處理后，顯著的改變了2Cr13不銹鋼表面的顯微組織結構，表面平均硬度可達到701.2HV_(0.2)(基材表面顯微硬度為200~250HV_(0.2))。橫向殘余應力為211.70MPa，縱向殘余應力為334.60MPa。激光合金化后，抗氣蝕性能比合金化前提高一倍以上。因此，激光和進化在提高抗氣蝕性能和延長葉片使用壽命上具有較好的應用前景。

 

        激光淬火是將規律的強激光束照射到工件表面，迅速將工件表面溫度提高到奧氏體轉變溫度以上，熔點以下的范圍之內，通過激光數的快速移動，被加熱的部位與工件內部進行快速的熱交換，是工件表面的冷卻速度極快實現馬氏體的轉化，得到極細的馬氏體結構組織。

        由于激光淬火過程中很大的過熱度和過冷度使得淬硬層的晶粒極細、位錯密度極高且表層形成壓應力，進而可以大大提高工件的耐磨性、抗疲勞、耐腐蝕、抗氧化等性能，延長工件的使用壽命。

        激光淬火技術可加工平板類、長條類、曲軸、花鍵軸、缸體（套）內孔、磨具、內外螺紋、離合器零件的爪面、細牙、導軌、軋輥、齒輪、粉末冶金零件等。

        工藝特點：高功率密度激光束（103—105w/cm2）是工件表面非平衡快速加熱（105—106°C/s），實現相變硬化。最大硬層是3mm，工件表面無損傷、變形量小、硬度高、耐磨性好（比傳統熱處理硬度提高HRC3-5）。