相变钢的性能特点及应用优势

6.2.4.1 硬度

硬度值的高低取决于碳含量的多少（见图6.11a）。已经发现，激光处理与感应加热淬火相比，激光处理的硬度值稍微高一些。产生这种差别的原因可能是由于在激光处理的浅层区域允许快速淬火和产生较大的约束，因此有较高的残余压应力形成。对渗碳20CrMo钢，其典型硬度曲线如图6.12所示。

重叠连续的激光扫描，会引起邻近区域加热，因此有一些逆回火作用。这不是希望的，因为它为油和磨损碎片提供了存留位置。硬度变化范围见图6.13。作为磨损表面，模型硬化表面没有受到太多关注，主要是因为在激光之前，它们很难制作出来。激光能很容易制作出模型表面，因此在摩擦学方面开创了一个全新的研究领域。

用激光对钢进行回火处理已经用于轮胎中加筋钢丝的生产，使用成形激光束可快速地对钢丝进行回火处理。

6.2.4.2 疲劳

图6.12 20CrMo钢的显微硬度随层深的变化

相变硬化时，由于马氏体产生体积膨胀（对0.3wt%C钢大约为4%），在钢和铸铁中有残余压应力存在。由于激光处理会产生较大约束作用，当处理形成的较浅硬化区时，这种作用特别明显。疲劳裂纹通常开始于拉应力表面；因此，在裂纹开始扩展以前，疲劳载荷必须足够克服残余压应力的影响。与感应加热硬化相比，激光热处理提高了部件的疲劳寿命，这方面已有报道^[1，16]。

6.2.4.3 耐磨性(www.xing528.com)

与油淬或水淬相比，已经发现用激光处理能够改善材料的耐磨性。研究发现，激光处理SK5钢的圆盘螺栓表面的耐磨性是感应加热硬化耐磨性的2倍，见表6.2。

图6.13 表层连续处理线之间表面硬度与宽度变化的关系曲线^[12]

表6.2 相变硬化SK5（AISIWI）钢的抗旋转磨损实验结果

6.2.4.4 变形

由于激光处理可能使热负荷和深度减小，与火焰硬化或感应加热硬化相比，激光硬化的变形较小。这也是使用激光的一般原因。例如，自动柜员机中12×12mm²的横杆有不均匀的3mm宽抛物线凹槽，就是采用3mm光斑尺寸的2.5kWCO₂激光器一次硬化处理的。采用其他处理方法将会增加对其矫正变形的额外成本^[17]。