利用(yong)高(gao)功率(lv)、高(gao)密度激光(guang)(guang)束（一般用(yong)104~105W/c㎡)對金(jin)(jin)屬進行(xing)表(biao)(biao)面(mian)(mian)處理(li)的方法稱為激光(guang)(guang)熱處理(li)。激光(guang)(guang)熱處理(li)分(fen)為激光(guang)(guang)相變硬化(hua)（表(biao)(biao)面(mian)(mian)淬火、表(biao)(biao)面(mian)(mian)非(fei)晶化(hua)及表(biao)(biao)面(mian)(mian)重熔淬火）、激光(guang)(guang)表(biao)(biao)面(mian)(mian)合金(jin)(jin)化(hua)（表(biao)(biao)面(mian)(mian)敷層合金(jin)(jin)化(hua)、硬質粒子噴射合金(jin)(jin)化(hua)、氣體合金(jin)(jin)化(hua)）等表(biao)(biao)面(mian)(mian)改性工程，產生其他表(biao)(biao)面(mian)(mian)加熱淬火強化(hua)達不到的表(biao)(biao)面(mian)(mian)成分(fen)、組(zu)織及性能的改變。
激(ji)光(guang)熱處理(li)(li)為(wei)高速(su)加(jia)熱、高速(su)冷(leng)卻，獲得的組織細密、硬度高、耐磨(mo)性能好，淬(cui)火部位可獲得大于(yu)3920MPa的殘留應(ying)力，有助(zhu)于(yu)提高疲勞性能。激(ji)光(guang)熱處理(li)(li)可以(yi)進(jin)行局部選(xuan)擇性淬(cui)火，通(tong)過(guo)對光(guang)斑尺寸的控制，尤其適合其他(ta)熱處理(li)(li)方法無法處理(li)(li)的不通(tong)孔、沉溝、微(wei)區(qu)、夾(jia)角、圓角和刀具刃部等局部區(qu)域的硬化。激(ji)光(guang)可以(yi)遠距離傳送，容易實(shi)現一臺(tai)激(ji)光(guang)器供若干工作(zuo)臺(tai)同時或單獨使(shi)用，易于(yu)采用計算機對
激光熱處理(li)(li)工藝過(guo)程(cheng)進(jin)行控制(zhi)和管(guan)理(li)(li)，實現生產過(guo)程(cheng)的自動化。此外，激光熱處理(li)(li)具有耗電低(di)、變(bian)形極小，不需冷卻介質，速(su)度快、效率(lv)高(gao)及無工業(ye)污染等(deng)優點。
激光熱處理一般采用功率為千瓦級的連續工作的CO2激光，通常的激光熱處理實驗裝置見圖3-17。激光熱處理的關鍵設備是激光器，目前工業中應用最多的是500W級縱向直流放電CO2激光器。其性能如下：額定輸出功率為200～800W，光束直徑為4mm，發散角小于2mrad。
利用激光照(zhao)射(she)事先(xian)經過(guo)黑化(hua)處理的工件(jian)表(biao)(biao)面，使表(biao)(biao)面薄層快速加(jia)熱到相變溫度(du)(du)以(yi)上（低(di)于(yu)熔點），光束移開后通(tong)過(guo)自激冷卻即可(ke)實現表(biao)(biao)面淬火硬化(hua)。用于(yu)激光表(biao)(biao)面淬火的功率密度(du)(du)為103~105W/c㎡。由于(yu)加(jia)熱工件(jian)的表(biao)(biao)面溫度(du)(du)及穿透深度(du)(du)均與激光照(zhao)射(she)持續(xu)時間的平方(fang)根成正比，因此當(dang)激光束功率及光斑尺寸確定后，通(tong)過(guo)改(gai)變激光束的掃描速率，就可(ke)以(yi)控制工件(jian)表(biao)(biao)面溫度(du)(du)與加(jia)熱層深度(du)(du)。
激光(guang)(guang)淬(cui)火(huo)的(de)基本工(gong)藝(yi)參數包(bao)括激光(guang)(guang)器(qi)的(de)輸(shu)出功率(lv)、光(guang)(guang)斑尺寸、掃描速度（或工(gong)件(jian)移動速度）以及材料對光(guang)(guang)的(de)吸收率(lv)等。
激光淬火鋼件表層(ceng)可獲得極細(xi)的馬(ma)氏(shi)體(ti)，合金鋼硬(ying)化區組織(zhi)為極細(xi)板(ban)條或針狀馬(ma)氏(shi)體(ti)、未溶碳化物及(ji)少量殘(can)留奧氏(shi)體(ti)，激光硬(ying)化區與基體(ti)交界區呈現復(fu)雜的多(duo)相組織(zhi)。
激(ji)光(guang)(guang)(guang)表(biao)面淬火與(yu)高頻(pin)及(ji)火焰表(biao)面加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火相(xiang)比較，前者受熱(re)(re)及(ji)冷卻(que)區域極(ji)小，因而(er)畸變極(ji)小、殘(can)留應力(li)小，且(qie)由于(yu)無氧化脫碳作(zuo)用(yong)(yong)(yong)，淬火表(biao)面更加(jia)(jia)光(guang)(guang)(guang)亮(liang)潔(jie)凈(jing)，從(cong)而(er)可以(yi)在最終精加(jia)(jia)工工序(xu)以(yi)后(hou)(hou)進行。利(li)用(yong)(yong)(yong)激(ji)光(guang)(guang)(guang)表(biao)面加(jia)(jia)熱(re)(re)淬火可改善模(mo)具表(biao)面硬度、耐(nai)磨性、熱(re)(re)穩定性、抗疲(pi)勞性和臨界斷裂韌度等力(li)學性能，是提高模(mo)具壽命(ming)的(de)(de)有效途徑之一。例如GCr15鋼制(zhi)軸(zhou)承保持架沖孔(kong)用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)沖孔(kong)凹模(mo)，經(jing)(jing)常(chang)規處(chu)理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)使用(yong)(yong)(yong)壽命(ming)為(wei)1.12萬次，經(jing)(jing)激(ji)光(guang)(guang)(guang)處(chu)理(li)后(hou)(hou)的(de)(de)壽命(ming)達2.8萬次。GCr15鋼制(zhi)擠壓孔(kong)邊用(yong)(yong)(yong)的(de)(de)壓坡模(mo)，經(jing)(jing)激(ji)光(guang)(guang)(guang)處(chu)理(li)后(hou)(hou)，可連續沖壓6000件(jian)，而(er)按常(chang)規熱(re)(re)處(chu)理(li)工藝(yi)處(chu)理(li)后(hou)(hou)，最高使用(yong)(yong)(yong)壽命(ming)為(wei)3000件(jian)。
如果(guo)在工件表面涂敷硬質(zhi)合金粉(fen)末，即(ji)可實現表面合金化。激(ji)光加熱(re)的(de)優點是工件無需置于真(zhen)空。表3-41所列為45鋼和42CrMo鋼激(ji)光加熱(re)表面淬火(huo)的(de)效(xiao)果(guo)。
從表3-41可以看(kan)出(chu)，為(wei)了提高光(guang)能的(de)吸收率，被加工(gong)金屬(shu)表面必須施行黑(hei)化(hua)(hua)處理，最好的(de)黑(hei)化(hua)(hua)方法是磷酸鹽(yan)法。
