摘　要：作者從4個方面介紹了近年來我國激光熱處理的現狀及發展：(1)激光硬化；(2)激光熔覆；(3)激光合金化；(4)工程應用。
關鍵詞：激光相變硬化；激光沖擊硬化；激光熔覆；激光合金化

1前言

我國激光熱處理的研究、開發和應用，自70年代由鐵科院金化所和中科院長春光機所等單位率先開展以來，已有20多年的歷史。迄今，我國開展激光熱處理的單位已遍及除西藏以外的各省、自治區、直轄市。在國家“六五”、“七五”、“八五”、“九五”攻關和“863”計劃，國家自然科學基金和各地的科技發展基金的支持和引導下，取得了大量有價值的研究成果，并有若干突破性進展，取得了一定規模的工業應用。在我國，激光熱處理領域的產、學、研相結合的格局已經初步形成。可以預期，經過堅持不懈的努力，將有更多的突破，市場的開拓也必定會有更大的進展。

2　激光硬化

2.1　激光相變硬化的強化機理和組織的研究

重慶大學[1]對GCr15鋼經激光淬火后引起高硬度(1065HV)的原因用光學金相、掃描和透射電鏡、X光衍射儀、俄歇分析儀及電子探針作了系統的試驗研究。提出GCr15鋼激光相變硬化機理為：①以馬氏體相變強化為主，馬氏體很細，尺寸為0.196μm×1.8μm，馬氏體位錯密度很高，達2.3×1012條／cm3，馬氏體的含碳量高達0.90；②殘留奧氏體顯著強化，其位錯密度達3.6×1012條／cm3；③晶粒超細化(ASTM　No．16)和碳化物細化(最表面處為0.59μm，離表面0.1mm處為0.41μm)及彌散分布。山東工業大學[2]對W18Cr4V高速鋼經激光相變硬化后的強化機理和組織性能作了研究：激光相變區的晶粒由原來的8級提高到12級，殘留奧氏體量較常規淬火有明顯減少，約10～15，相變區的馬氏體為針狀馬氏體和板條馬氏體的混合組織。激光快速加熱時間雖短，仍存在碳化物的不完全溶解以及碳和合金元素的不充分擴散，擴散距離約數百nm數量級，碳化物的溶解以尖角-均勻溶解機制進行。激光相變硬化層的硬度峰值為946HV，紅硬性比常規淬火高出80℃，640℃回火后硬度峰值達到1003HV，耐磨性較常規熱處理提高1～2.8倍，經640℃回火后耐磨性提高5.3～8.1倍，刀具的切削性能提高2倍以上。上海工程技術大學[3]研究了硼鑄鐵的激光熱處理，研究表明：硼鑄鐵經激光處理后，磨損值降低45.7。激光熱處理提高硼鑄鐵耐磨性的原因是激光硬化層的高硬度及合理的硬度梯度以及局部熔化區對石墨片割裂的封閉。關于強化機理的研究還有許多精彩的報道，限于篇幅無法一一列出，但這些工作已經并將繼續為激光相變硬化的工程應用作出積極的貢獻。

2.2　激光相變硬化的溫度場及相變硬化區尺寸的計算

為了實現激光相變硬化工藝的計算機控制，早日達到實際應用，正努力解決兩個問題：①快速計算；②減少計算與實際間的誤差。昆明理工大學[4]對穩態溫度場的計算公式進行快速傅里葉(Fourier)變換，可以迅速對溫度場求解，在求解過程中已不必進行關于時間的積分運算，使計算速度顯著增加，與同精度的有限元或有限差分等純數值計算相比，計算速度快兩個數量級以上。實際證實，計算與試驗結果之間的相對誤差在10左右。對瞬態溫度場計算公式，利用快速Fourier變換[5]，即FFT技術，可使溫度場的求解速度大大加快，效果與穩態溫度場時相同。此方法適于任意給定的激光功率密度分布。如果能有效監測實際光束的功率密度分布，并能迅速計算激光與物質的相互熱作用，對于保證激光熱處理的質量有重要意義。上海海運學院[6]采用非穩態瞬時熱源解法，導出了描述激光淬火對零件內部熱循環過程及快速估算硬化層深度的近似公式，簡便實用，誤差較小。

我們知道，在激光作用下材料吸收激光能量的過程和隨后往內部傳遞熱能的過程應該遵守熱力學的基本定律，但它明顯地有著自身的特殊性，如熱過程速度極快、溫度梯度大、激光束斑的功率