如何利用激光高能束进行材料处理？

利用高功率、高密度激光束对金属进行表面处理的方法称为激光高能束处理。

1）激光表面合金化（LSA）

激光表面合金化是以激光作为热源，在模具表面涂上合金粉，以足够功率及适当扫描速度，使工件表面温度上升到熔点，使合金粉与工件表面共熔，形成合金熔化层。通过激光表面合金化，可在工件表层获得新的合金，高过饱和的非平衡相或亚稳相，同时使晶粒细化，获得具有高耐蚀性、耐磨性及其他特殊性能的表层。

可根据对模具的耐磨性、耐蚀性、耐热性和抗氧化性等要求，配置适当的表面合金化成分进行表面合金化。例如，45钢表面用硼合金化后，可获得1 950～2 100 HV的高硬度。铝硅合金经激光Ni，Cr合金化后，硬度达140～190 HV，其磨损试验耐磨性比原铝硅合金提高2～4倍。

2）激光表面熔覆（LSC）

激光表面熔覆是利用大功率密度激光快速扫描加热材料表面使其熔化，在激光停止加热后，再借助基体的热传导作用，使液态金属快速熔覆到基体表面，使零件具有所需要的使用性能的技术。如图2-9所示为同步送粉的激光表面熔覆示意图，利用激光扫描，将扫描同步送入的覆层材料粉末熔化，使基体表面薄层熔化，在基体表面形成与基体金属冶金结合良好的表面覆层的加工过程。(www.xing528.com)

图2-9　激光表面熔覆示意图

激光表面熔覆在现在提高模具材料表面硬度的同时，还能保持心部较好的塑性和韧性，使模具材料表面具有良好的综合性能。

H13模具钢具有高的淬透性和淬硬性，主要用于制造压铸模、挤压模、锻模和塑料模具，淬火、回火后的组织为回火索氏体。经激光表面熔覆处理后，熔覆层中含有普通热处理难以获得的大量Cr7C3，Cr23C6和Mo2C碳化物，这些碳化物的弥散强化及快速熔覆固溶强化作用对提高模具的耐磨性非常有利。

Cr12MoV及W18Cr4V等模具钢经激光表面熔覆处理后，在使用过程中，熔覆层中存在的大量残留奥氏体在应力的诱发下发生马氏体转变，产生加工硬化，可使材料的表面硬度提高，耐磨性增强。