激光硬化是快速表麵局部淬火工藝的一種高新技術。這種方法主要用於(yu) 強化零件的表麵，可以提高金屬材料及零件的表麵硬度、耐磨性、耐蝕性以及強度和高溫性能；同時可使零件心部仍保持較好的韌性，使零件的機械性能具有耐磨性好、衝(chong) 擊韌性高、疲勞強度高的特點。激光硬化可以大幅度提高產(chan) 品質量，成倍地延長產(chan) 品的使用壽命，具有顯著的經濟效益，已廣泛應用於(yu) 各種行業(ye) 的許多產(chan) 品上。 

      激光硬化一般分為(wei) 三種工藝：激光相變硬化，激光熔化凝固硬化和激光衝(chong) 擊硬化。它們(men) 共同的理論基礎是激光與(yu) 材料相互作用的規律。三種工藝各自的特點主要是作用於(yu) 材料上的激光能量密度不同，並且與(yu) 激光作用於(yu) 材料上的時間有關(guan) 。 激光表麵硬化與(yu) 常規的硬化工藝比較，其發展曆史很短，但從(cong) 已取得的效果來看，激光硬化處理工藝是一種具有很多特點的表麵硬化處理新工藝。其主要特點有：（2）激光硬化處理後的工件表麵硬度高，比常規淬火要高5-20%，可獲得極細的硬化層組織。 （3）由於(yu) 激光加熱速度快，因而熱影響區小，淬火應力及變形小。 （4）可以對形狀複雜的零件和不能使用其他常規方法處理的零件進行局部硬化處理。同時，也可以根據需要在同一零件的不同部位進行不同的激光硬化處理。 （5）激光硬化工藝周期短，生產(chan) 效率高，工藝過程易實現計算機控製，自動化程度高，可納入生產(chan) 流水線。 （6）激光硬化靠熱量由表及裏的傳(chuan) 導自冷，無需冷卻介質，對環境無汙染。 

       激光硬化時，激光與(yu) 材料的相互作用可根據激光輻照作用的強度和持續時間分為(wei) 幾個(ge) 階段：把激光輻照引向材料；吸收激光能量並把光能傳(chuan) 給材料；光能轉變為(wei) 熱能，加熱材料達到快速加熱、快速冷卻、熔化材料的目的，並且不引起材料表麵的破壞；材料在激光輻照後的相變或融化凝固或衝(chong) 擊產(chan) 生晶格畸變及位錯，最終達到硬化效果。激光與(yu) 材料相互作用的物理過程中，會(hui) 發生幾個(ge) 效應：能量轉換效應，物態變化效應，表麵效應，內(nei) 部效應。 金屬材料在激光輻照下有超快速加熱相變和快速熔凝的特征。激光加熱相變完成時間很短，同時加熱區的溫度梯度很大，因而金屬材料中碳化物的溶解和溶入奧氏體(ti) 中的碳以及合金元素擴散再分布的情況，在激光加熱區不同部位之間有很大的差異，即導致奧氏體(ti) 成分的不均勻性。激光快速加熱相變的極大過熱度造成相變驅動力很大，使奧氏體(ti) 的形核數目增多，短時間內(nei) 完成相變又使得相變形核的臨(lin) 界半徑很小，既可在原晶界的亞(ya) 晶界形核，也可在相界麵其他晶體(ti) 缺陷處形核。 

       同時，瞬間加熱後的急冷使得超細晶奧氏體(ti) 來不及長大，因而激光相變的產(chan) 物必將獲得超細的晶粒度和相變組織。激光相變硬化後的馬氏體(ti) 組織形態一般為(wei) 極細的板條馬氏體(ti) 和孿晶馬氏體(ti) 。其中，板條馬氏體(ti) 比常規熱處理的多，這種組織中的位錯密度相當高，且隨著功率密度的增加，平均錯位密度也增加，板條馬氏體(ti) 為(wei) 位錯胞狀亞(ya) 結構。同樣由於(yu) 快熱快冷的原因，使得激光硬化後的殘餘(yu) 奧氏體(ti) 量增加，碳在奧氏體(ti) 中的含量由於(yu) 來不及擴散而滯留，隨著奧氏體(ti) 向馬氏體(ti) 的轉變，獲得高碳馬氏體(ti) ，提高了硬度。 

       激光硬化過程中，金屬材料的含碳量及合金元素對處理後的效果有較為(wei) 明顯的影響。眾(zhong) 所周知，鋼的淬硬性是指在正常淬火條件下，以超過臨(lin) 界冷卻速度所形成的馬氏體(ti) 組織能夠達到的最高硬度。淬硬性主要與(yu) 鋼中的含碳量有關(guan) ，更確切地說，它決(jue) 定於(yu) 淬火加熱時固溶在鋼的奧氏體(ti) 中的碳含量，其含碳量越多，淬火後的硬度就越高。 

      合金元素在激光硬化過程中主要對淬硬層深度影響較大，並對表層組織及硬度的均勻性起到一定的作用。大部分合金元素加熱溶於(yu) 奧氏體(ti) 時，均使奧氏體(ti) 等溫轉變曲線向右移動，增大了奧氏體(ti) 的穩定性而減小臨(lin) 界冷卻速度，特別是當碳含量不高時顯著降低臨(lin) 界冷卻速度。臨(lin) 界冷卻速度越小，則奧氏體(ti) 轉變為(wei) 珠光體(ti) 的速度越慢，即成核與(yu) 長大速度減低。在常用的合金元素中，對降低臨(lin) 界冷卻速度從(cong) 而使鋼容易淬火的影響來說，以錳為(wei) 最強烈，其次為(wei) 鉬、鉻、鋁、矽、鎳，再次是其它元素，而鈷卻反而增加臨(lin) 界冷卻速度從(cong) 而降低淬火效果。當同時加入數種合金元素時，由於(yu) 相互激發的效應更能大大降低臨(lin) 界冷卻速度，而使鋼的淬透性得到顯著提高。在激光硬化過程中，影響激光硬化效果的因素很多，大體(ti) 可歸為(wei) 三類：激光器件的影響，基體(ti) 材料狀態的影響，硬化過程工藝參數的影響。 

      激光器件的影響主要包括激光束模式（基模、低階模、多模）、模式穩定性、振蕩方式、光斑形狀、光斑能量密度分布狀態、波長、輸出功率的穩定性、光束的發散度等，一般情況下，激光器選定後，上述參數就基本確定。 基體(ti) 材料的影響主要包括基體(ti) 材料的化學成分、幾何形狀、幾何尺寸、表麵狀態和原始組織等。激光硬化過程工藝參數的影響主要包括光斑尺寸、功率輸出、掃描速度及表麵預處理狀態等。 激光硬化工藝主要有：連續波二氧化碳激光硬化工藝，脈衝(chong) 激光硬化工藝。