[发明专利]一种激光淬火处理方法及淬火工件

说明书

技术领域

本发明涉及一种激光淬火处理方法及淬火工件，属于热处理技术领域。

背景技术

为了提高金属材料的综合性能，通常采用热处理的方式对材料进行加工处理。淬火是最常用的热处理方式之一，能够提高材料的硬度和强度。在机械制造中许多重要的结构零件如轴类、齿轮等都需要具有非常高的硬度，大多都需要进行淬火、回火处理。

公开号为CN102952926A的中国发明专利公开了一种材料为35CrMo的压力机偏心体的调质处理方法，采用将待处理工件先加热保温后淬火，再经过高温回火处理的方法，这种方法能够消除工件内部的应力，提高了工件内部的综合力学性能。

但是，上述方法对工件表面的硬度提升有限。而且在实际应用中发现，金属零部件通常需要进行局部淬火或者对零部件的特定部位进行淬火，这就需要一种能够对金属零部件进行局部加热淬火的工艺方法，激光硬化(或称激光淬火)就是这样一种方法。与传统的金属表面强化技术相比，激光硬化可处理零件的特定部位或者采用其他方法难以处理的部位，而且激光硬化导致的金属材料变形轻微可控，还具有低碳环保，生产效率高等一系列优点。

激光硬化分为两种方式，激光相变硬化和激光熔覆硬化。激光相变硬化是以高能量的激光束快速扫描，使被照射的金属或合金表面温度以极快的速度升高到相变点以上同时又低于熔化温度，这时使激光束离开被照射部位，处于冷态的基体能够使被照射部位快速冷却而进行自冷淬火，实现工件表面的相变硬化。这种激光相变硬化得到的工件的表面硬化层组织较细，硬度高于常规淬火。激光熔覆硬化是以较高功率的激光在极端的时间内与金属交互作用，使金属表面局部区域在瞬间被加热到熔点以上而熔化，然后在冷态的基体的吸热和传导作用下，使已熔化的表层金属快速凝固，使金属表面获得极细或者超细的铸状组织，表面成分偏析减少，金属表层的缺陷和微裂纹也可以被熔合，从而使金属表面的硬度和耐磨性都得到大幅度的提高。但是，现有技术中的激光硬化或者淬火方法所处理材料表面硬度较小，无法满足高硬度工件的性能需求。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够提高工件表面硬度的激光淬火处理方法。本发明的目的还在于提供一种采用上述方法处理过的淬火工件。

为了实现以上目的，本发明的激光淬火处理方法的技术方案如下：

一种激光淬火处理方法，包括：将经过调质、发蓝处理的工件进行激光淬火处理，所述激光淬火处理的功率为550-650瓦、激光扫描速度为1.2-1.8m/min、焦距为300mm、离焦量为30-40mm。

本发明通过将调质、发蓝后的工件进行激光淬火处理，能够充分提高工件表面的硬度，并通过合适的激光处理工艺设置，使工件在激光淬火过程中表面不出现熔凝，而仅发生相变硬化，形成由马氏体和残余奥氏体组成的激光相变硬化区，提高工件表面待处理区域的硬度。

本发明的激光淬火处理方法对35CrMo材料制备的工件具有良好的淬火效果，优选的，所述步骤1)中待处理工件的材质为35CrMo。进一步优选为具有如下化学成分的35CrMo材料：C0.32～0.40％、Si0.17～0.37％、Mn0.40～0.70％、Cr0.80～1.10％、Mo0.15～0.25％、S≤0.035％、P≤0.035％、Cu≤0.30％、Ni≤0.30％。这种材料的密度为7.87g/cm³，熔点为1403℃，导热系数为44W/(m·℃)，比热为460J/(kg/℃)。

所述调质可以使用现有技术中常用的调质处理方法，也可以采用包括如下步骤的调质处理方法：将待处理工件加热到850-870℃，在油中冷却，再加热到550-570℃回火40-180min，回火后出炉冷却，得到调制后的工件。所述回火后的冷却为油中冷却至室温。

所述发蓝可以使用现有技术中的发蓝处理方法，也可以采用包括如下步骤的发蓝处理方法：将调质后的工件放入发蓝处理液中，135-145℃下保温40-60min，得到经过调质、发蓝处理的工件；

所述发蓝处理液为含氢氧化钠、亚硝酸钠、硝酸钠的水溶液，其中氢氧化钠的浓度为13-17mol/L，亚硝酸钠的浓度为2-4mol/L，硝酸钠的浓度为0.4-0.7mol/L。

为了使进行激光淬火处理的工件表面清洁、干净，所述经过调质、发蓝处理的工件在进行激光淬火之前进行清理处理，所述清理处理包括如下步骤：

使用碱性或中性脱脂剂进行除油，之后使用循环水清洗，干燥。

为了提高激光淬火处理时的光电转换效率和光束质量并降低能耗，所述激光淬火处理使用光纤激光器。