一種激光淬火處理方法及淬火工件的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種激光澤火處理方法及澤火工件，屬于熱處理技術領域。
【背景技術】
[0002] 為了提高金屬材料的綜合性能，通常采用熱處理的方式對材料進行加工處理。澤 火是最常用的熱處理方式之一，能夠提高材料的硬度和強度。在機械制造中許多重要的結 構零件如軸類、齒輪等都需要具有非常高的硬度，大多都需要進行澤火、回火處理。
[0003][0004] 但是，上述方法對工件表面的硬度提升有限。而且在實際應用中發現，金屬零部件 通常需要進行局部澤火或者對零部件的特定部位進行澤火，運就需要一種能夠對金屬零部 件進行局部加熱澤火的工藝方法，激光硬化（或稱激光澤火）就是運樣一種方法。與傳統 的金屬表面強化技術相比，激光硬化可處理零件的特定部位或者采用其他方法難W處理的 部位，而且激光硬化導致的金屬材料變形輕微可控，還具有低碳環保，生產效率高等一系列 優點。
[0005] 激光硬化分為兩種方式，激光相變硬化和激光烙覆硬化。激光相變硬化是W高能 量的激光束快速掃描，使被照射的金屬或合金表面溫度W極快的速度升高到相變點W上同 時又低于烙化溫度，運時使激光束離開被照射部位，處于冷態的基體能夠使被照射部位快 速冷卻而進行自冷澤火，實現工件表面的相變硬化。運種激光相變硬化得到的工件的表面 硬化層組織較細，硬度高于常規澤火。激光烙覆硬化是W較高功率的激光在極端的時間內 與金屬交互作用，使金屬表面局部區域在瞬間被加熱到烙點W上而烙化，然后在冷態的基 體的吸熱和傳導作用下，使已烙化的表層金屬快速凝固，使金屬表面獲得極細或者超細的 鑄狀組織，表面成分偏析減少，金屬表層的缺陷和微裂紋也可W被烙合，從而使金屬表面的 硬度和耐磨性都得到大幅度的提高。但是，現有技術中的激光硬化或者澤火方法所處理材 料表面硬度較小，無法滿足高硬度工件的性能需求。
【發明內容】
[0006] 本發明的目的在于提供一種能夠提高工件表面硬度的激光澤火處理方法。本發明 的目的還在于提供一種采用上述方法處理過的澤火工件。
[0007] 為了實現W上目的，本發明的激光澤火處理方法的技術方案如下：
[0008] 一種激光澤火處理方法，包括：將經過調質、發藍處理的工件進行激光澤火處理， 所述激光澤火處理的功率為550-650瓦、激光掃描速度為1. 2-1. 8m/min、焦距為300mm、離 焦量為30-40mm。
[0009] 本發明通過將調質、發藍后的工件進行激光澤火處理，能夠充分提高工件表面的 硬度，并通過合適的激光處理工藝設置，使工件在激光澤火過程中表面不出現烙凝，而僅發 生相變硬化，形成由馬氏體和殘余奧氏體組成的激光相變硬化區，提高工件表面待處理區 域的硬度。
[0010] 本發明的激光澤火處理方法對35CrMo材料制備的工件具有良好的澤火效果，優 選的，所述步驟1)中待處理工件的材質為35CrMo。進一步優選為具有如下化學成分的 35CrMo材料：C0. 32 ~0. 40%、Si0. 17 ~0. 37%、Mn0. 40 ~0. 70%、化 0. 80 ~1. 10%、 Mo0.15 ~0.25%、S《0.035%、P《0.035%、Cu《0.30%、Ni《0.30%。運種材料的 密度為7. 87g/cm3,烙點為1403°C，導熱系數為44W/(m·°C)，比熱為460J/ (kg/°C)。
[0011] 所述調質可W使用現有技術中常用的調質處理方法，也可W采用包括如下步驟 的調質處理方法：將待處理工件加熱到850-870°C，在油中冷卻，再加熱到550-570°C回火 40-180min，回火后出爐冷卻，得到調制后的工件。所述回火后的冷卻為油中冷卻至室溫。
[0012] 所述發藍可W使用現有技術中的發藍處理方法，也可W采用包括如下步驟的發 藍處理方法：將調質后的工件放入發藍處理液中，135-145Γ下保溫40-60min，得到經過調 質、發藍處理的工件；
[0013] 所述發藍處理液為含氨氧化鋼、亞硝酸鋼、硝酸鋼的水溶液，其中氨氧化鋼的濃度 為13-17mol/l，亞硝酸鋼的濃度為2-4mol/l，硝酸鋼的濃度為0. 4-0. 7mol/L。
[0014] 為了使進行激光澤火處理的工件表面清潔、干凈，所述經過調質、發藍處理的工件 在進行激光澤火之前進行清理處理，所述清理處理包括如下步驟：
[0015] 使用堿性或中性脫脂劑進行除油，之后使用循環水清洗，干燥。
[0016] 為了提高激光澤火處理時的光電轉換效率和光束質量并降低能耗，所述激光澤火 處理使用光纖激光器。
[0017] 為了避免多道掃描造成的金屬表面道間性質差異過大，所述激光澤火處理時，激 光掃描的方式為單道掃描。
[0018] 為了保證金屬表面發生相變硬化且避免金屬發生烙化，所述激光澤火處理的激光 的功率優選為600瓦。
[0019] 所述激光的波長不易過大，W避免金屬表面升溫過快，激光的波長也不易過小，W 避免金屬表面升溫過慢，一般的所述激光的波長為1070nm。
[0020] 所述激光澤火處理后的工件的冷卻方式是自然冷卻。
[0021] 本發明的澤火工件的技術方案如下：
[0022] 一種使用上述激光澤火處理方法處理得到的澤火工件。
[0023] 本發明的激光澤火處理方法處理過的材料表面不出現烙凝現象，形成了由馬氏體 和殘余奧氏體組成的激光相變硬化區，使金屬表面硬度可達到HV700W上，硬化層厚度最 高可達650μπιW上，大幅度提高了材料的硬度和強度，提高了材料的耐磨性、耐腐蝕性等 綜合性能。而且本發明的激光澤火處理方法與現有技術中的澤火工藝相比，達到相同的強 化效果的能耗降低，使得整體工藝成本大幅度降低，具有良好的節能效果和經濟效益。
【具體實施方式】
[0024] 下面結合具體實施例對本發明的技術方案進行進一步的說明。
[00巧]下面各實施例中的激光澤火處理方法所處理的待處理工件采用35CrMo材料，該 材料的具體成分如表1所示：
[0026] 表1 35CrMo材料的化學成分
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[0028] 35CrMo材料的物理性質如表2所示：
[0029] 表2 35CrMo材料的物理性質
[0030]
陽0川 實施例1
[0032] 本實施例的激光澤火處理方法包括如下步驟： 陽03引 1)調質：將待處理工件加熱到860°C，在油中冷卻至室溫，再加熱到560°C回火，回 火保溫時間為60min，在油中冷卻至室溫，得到調質后的工件；
[0034] 2)發藍處理：將步驟1)得到的調質后的工件放入發藍處理液中，140°C下保溫 50min，得到經過調質、發藍處理的工件； 陽035] 所述發藍處理液為氨氧化鋼、亞硝酸鋼、硝酸鋼的水溶液，其中氨氧化鋼的濃度為 16mol/l，亞硝酸鋼的濃度為3. 5111〇1/1，硝酸鋼的濃度為0. 5mol/L;
[0036] 3)清理：將步驟2)得到的經過調質、發藍處理的工件進行清理處理：使用堿性脫 脂劑進行除油處理，之后使用循環清水清洗至表面水膜連續，清洗完