利用高功率、高密度激光(guang)束（一般用104~105W/c㎡)對金屬(shu)進行表面處理的(de)方法稱為激光(guang)熱(re)處理。激光(guang)熱(re)處理分(fen)(fen)為激光(guang)相(xiang)變(bian)硬化(hua)（表面淬火(huo)、表面非晶化(hua)及(ji)表面重熔淬火(huo)）、激光(guang)表面合(he)(he)金化(hua)（表面敷層合(he)(he)金化(hua)、硬質粒子噴射合(he)(he)金化(hua)、氣體合(he)(he)金化(hua)）等表面改性工程，產生其他表面加熱(re)淬火(huo)強化(hua)達(da)不到的(de)表面成(cheng)分(fen)(fen)、組織及(ji)性能的(de)改變(bian)。
激光(guang)熱(re)處理(li)為高速加熱(re)、高速冷(leng)卻，獲得(de)的(de)(de)組織細密、硬(ying)(ying)度(du)高、耐磨性(xing)能好，淬火(huo)部位可(ke)獲得(de)大于3920MPa的(de)(de)殘留應(ying)力(li)，有助于提高疲勞性(xing)能。激光(guang)熱(re)處理(li)可(ke)以進行局部選擇性(xing)淬火(huo)，通過對光(guang)斑尺(chi)寸的(de)(de)控(kong)制(zhi)，尤其適合其他熱(re)處理(li)方法無法處理(li)的(de)(de)不通孔(kong)、沉溝、微區、夾角、圓角和(he)刀具(ju)刃部等局部區域的(de)(de)硬(ying)(ying)化。激光(guang)可(ke)以遠距離傳送(song)，容易實(shi)現一臺激光(guang)器供若干工作(zuo)臺同時或單獨使用，易于采用計算(suan)機對
激光熱處理工藝過(guo)程進行控制和管(guan)理，實現生產過(guo)程的(de)自動化(hua)。此(ci)外，激光熱處理具有耗電低、變形極小(xiao)，不需冷卻介質，速(su)度快、效率高及無(wu)工業污(wu)染等優(you)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(li)用激(ji)(ji)光照射(she)事先經過黑化處理的工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)，使表(biao)面(mian)(mian)薄層快速加(jia)熱(re)到相變溫度(du)以上（低于熔(rong)點），光束移開后通(tong)過自(zi)激(ji)(ji)冷卻即可(ke)實(shi)現表(biao)面(mian)(mian)淬火硬化。用于激(ji)(ji)光表(biao)面(mian)(mian)淬火的功率密度(du)為103~105W/c㎡。由于加(jia)熱(re)工(gong)件的表(biao)面(mian)(mian)溫度(du)及穿透深(shen)度(du)均(jun)與激(ji)(ji)光照射(she)持續(xu)時間的平方根成正比，因此(ci)當激(ji)(ji)光束功率及光斑尺寸確定后，通(tong)過改變激(ji)(ji)光束的掃描速率，就可(ke)以控制工(gong)件表(biao)面(mian)(mian)溫度(du)與加(jia)熱(re)層深(shen)度(du)。
激(ji)光(guang)淬火的基本(ben)工藝(yi)參數包括(kuo)激(ji)光(guang)器(qi)的輸出功率、光(guang)斑尺寸(cun)、掃(sao)描速度(du)（或工件移(yi)動速度(du)）以及材料對光(guang)的吸收率等(deng)。
激光(guang)淬火鋼(gang)件表層可獲(huo)得極(ji)細(xi)的(de)馬(ma)氏體(ti)(ti)，合金鋼(gang)硬(ying)化(hua)區組織為極(ji)細(xi)板條或針狀馬(ma)氏體(ti)(ti)、未溶(rong)碳化(hua)物(wu)及少量殘留奧(ao)氏體(ti)(ti)，激光(guang)硬(ying)化(hua)區與基體(ti)(ti)交界(jie)區呈現復雜(za)的(de)多(duo)相組織。
激(ji)(ji)(ji)光(guang)表(biao)(biao)面淬(cui)火與高頻(pin)及火焰表(biao)(biao)面加熱(re)淬(cui)火相比(bi)較，前者受(shou)熱(re)及冷卻區域極小(xiao)，因而畸變(bian)極小(xiao)、殘留(liu)應(ying)力(li)小(xiao)，且(qie)由于無氧化脫(tuo)碳作用，淬(cui)火表(biao)(biao)面更加光(guang)亮潔凈，從而可(ke)以在最終精加工(gong)工(gong)序以后進行。利用激(ji)(ji)(ji)光(guang)表(biao)(biao)面加熱(re)淬(cui)火可(ke)改善模(mo)具(ju)(ju)表(biao)(biao)面硬度(du)、耐磨性、熱(re)穩定性、抗疲(pi)勞性和臨(lin)界(jie)斷裂韌度(du)等力(li)學性能(neng)，是(shi)提(ti)高模(mo)具(ju)(ju)壽命(ming)(ming)的(de)有效(xiao)途徑之一。例如GCr15鋼制軸承保(bao)持架沖(chong)孔(kong)用的(de)沖(chong)孔(kong)凹模(mo)，經(jing)常(chang)規處理(li)后的(de)使(shi)用壽命(ming)(ming)為(wei)1.12萬次(ci)，經(jing)激(ji)(ji)(ji)光(guang)處理(li)后的(de)壽命(ming)(ming)達(da)2.8萬次(ci)。GCr15鋼制擠壓孔(kong)邊用的(de)壓坡(po)模(mo)，經(jing)激(ji)(ji)(ji)光(guang)處理(li)后，可(ke)連續沖(chong)壓6000件，而按常(chang)規熱(re)處理(li)工(gong)藝(yi)處理(li)后，最高使(shi)用壽命(ming)(ming)為(wei)3000件。
如果在工(gong)件(jian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)涂(tu)敷硬(ying)質(zhi)合金(jin)粉末，即可實現(xian)表(biao)(biao)(biao)面(mian)合金(jin)化。激(ji)光(guang)加熱(re)的優點是工(gong)件(jian)無(wu)需置于真(zhen)空。表(biao)(biao)(biao)3-41所列為(wei)45鋼和42CrMo鋼激(ji)光(guang)加熱(re)表(biao)(biao)(biao)面(mian)淬火(huo)的效果。
從(cong)表(biao)3-41可以看出，為了提高光(guang)能的(de)吸收率，被(bei)加工(gong)金(jin)屬(shu)表(biao)面必須施(shi)行黑化(hua)處(chu)理，最好的(de)黑化(hua)方(fang)法是(shi)磷酸鹽法。
