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第1章绪论
自从光之骄子——Laser问世以来，激光技术作为一门举世瞩目的高新技术，几乎在各行业都获得了重要的应用。
目前正处于激光开始向传统制造技术中的许多工艺过程积极渗透的阶段，在这之前的传统加工工艺贯穿着整个加工制造行业，激光加工技术的出现必将引起加工制造行业新的变革。
激光加工技术被誉为“未来制造系统的共同加工手段”，将成为21世纪世界工业中的骨干产业之一。
激光加工技术具有效率高、质量优、清洁环保、加工范围广等到特点，解决了传统加工中许多无法解决的问题。
有人预测，激光加工和激光先进制造技术将引起一次新的工业革命。
激光加工代表当前先进制造业的发展方向，各发达国家和先进的发展中国家都把激光加工技术作为提高生产效率和提升其国际竞争力的重要手段。
激光加工技术是利用激光束高度集中的能量，按所需的位置和时间，以预定的量值，准确地投射到材料表面上，通过与材料的能量传递，使材料表面瞬间获得很高的能量以改变其状态，从而实现材料加工的目的。
材料的激光加工主要包括激光表面淬火（lasersurfacehardening）、激光表面合金化（lasersurfacealloying）、激光熔覆（lasercladding）、激光焊接（laserwelding）、激光切割（lasercutting）及激光钻孔（laserdrilling）等。
使用不同的加工方法可以实现不同的加工目的，关键在于激光的能量及其与材料的相互作用特点。
激光表面热处理技术是激光加工技术中的一个重要方面，利用高功率密度激光束对金属零件表面进行处理，可对材料实现表面淬火、表面重熔、表面熔覆以及表面合金化等表面改性的目的。
激光表面处理能够通过激光淬火及表面重熔工艺来改变基体表层材料的微观结构，还可以通过激光熔覆、气相沉积和合金化等处理方法同时改变表层的化学成份和微观结构。
激光表面淬火是现有激光表面处理技术中最早研究和应用最多的方法之一。
近年来激光表面热处理技术不仅在研究和开发方面得到迅速发展，而且在工业应用方面也取得了长足的进步，成为表面工程中的一个十分活跃的新兴领域。
虽然目前激光表面淬火技术的应用还不如传统热处理技术那样广泛和成熟，但由于其具有的独特优越性，正日益受到人们的重视，已经在机械制造、交通运输、石油、矿山、纺织、冶金、航空航天等许多领域得到良好的应用和发展，特别是在汽车工业中，激光表面改性几乎可用于发动机中所有耐磨零件，如轮轴、曲轴、缸套、缸体、活塞环、环槽、排气门和阀座等上的加工。
1.1激光表面淬火机理
激光的发光原理是光的受激辐射，使处在激发态的原子受到外来光的激励作用而跃迁到低能级，同时发出一个与外来激励光子完全相同的光子，从而实现光的放大。
激光所激发的光具有同样的波长和相位并且按相同的方向传播，激光的四大特征分别是高亮度、高方向性、高单色性和高相干性。
激光束所表现出的优良特性，尤其是高亮度和高方向性受到材料工作者的重视，这对于激光表面淬火具有决定性的意义。
它可以将高度集中的能量，按所需的位置和时间，以预定的量值，准确地投射到材料上，通过与材料的能量传递，使材料获得很高的能量以改变其状态，从而实现材料加工的目的。
激光表面淬火是以高能密度的激光束作为热源的表面热处理。
处理过程是将激光束扫描于金属材料表面，其红外能量被金属表面吸收而迅速升温从而达到很高的温度（即加热至金属的相变温度以上，且控制在熔点以下），使金属发生固态相变。
随着激光束离开金属表面的加热处，表面材料表面的热量依靠金属本身的热传导迅速向内部传递而形成极大冷却速度，可以靠自激冷却使材料表面淬火，实现表面硬化。
一般情况，表面淬火热处理时激光束的功率密度为10
~10
W/cm
，当激光束作用于金属材料表面时，金属表面主要产生温升及相变而基本上没有出现局部熔化的现象，激光束离开金属表面时局部冷却速度可达10
~10
℃/s。
由于激光超快加热条件下过热度大，造成相变驱动力很大，奥氏体形核数目剧增，奥氏体形核既可发生在原晶界和亚晶界处，也可在相界面和其它晶体缺陷处发生，同时瞬间的奥氏体化使起始晶粒来不及长大，而激光束就已移开，加之自激淬火处理的冷速极快，在激冷到马氏体转变起始温度Ms后，固态相变必然获得细小的马氏体组织。
激光表面淬火快热快冷的过程也使金属中各元素的扩散均匀化来不及进行，使淬火组织中碳及合金元素浓度的不均匀性增大，从而造成了两方面的结果：
一方面因为成分的不均匀性使得微观区域内马氏体形成温度有很大的差异，促进了细小马氏体组织的形成；另一方面奥氏体中原靠近碳化物近的局部区域内碳元素的固溶度增加，随着奥氏体向马氏体转变，得到高碳马氏体，而残余奥氏体也以碳及合金元素的高度固溶形式存在。
因而，激光淬火热处理后的主要淬火区域为板条马氏体和孪晶马氏体组织，并且其中位错密度极高，可达10
/cm
。
研究表明，晶粒细化、马氏体的高位错密度和高的碳固溶度是激光淬火材料表面获得超高硬度的主要原因。
1.2激光表面淬火的技术特点
传统的热处理是将材料加热到一定的温度，并且在这个温度下保持一定的时间，继而在特定的介质作用下以一定的冷却速度冷却材料，使材料的微观结构发生改变，从而实现材料性能的改变以达到热处理的目的。
激光淬火为快速加热、快速冷却的自激淬火的过程，激光表面淬火与传统淬火工艺的不同主要在于它的作用时间短并且不需要冷却介质。
故相对于传统的热处理工艺，激光表面淬火具有如下的优点：
①表面改性的优化效果显著。
激光表面淬火自激淬火过程温度变化极快，使得淬火后金属表层实现组织的细化，淬火马氏体的位错密度相对于常规淬火更高，材料的硬度、耐磨性及耐蚀性均有较大提高。
马氏体转变使材料表面硬化，同时金属表面淬火硬化层内残留有相当大的压应力，从而增加了加工工件的疲劳强度。
如果在工件承受压力的情况下实施激光表面淬火，淬火后撤去外力，则可以进一步增大残留的压应力，并可大幅度提高工件的抗压和抗疲劳强度；
②加热速度极快，冷却速度高，零件热变形量极小。
因为激光束的功率密度
高，激光束对材料表面扫描时其表面升温速度可达10
~10
℃/s，可以在极短的时
间内将材料加热到相变区，材料吸收的热量由表向里传导，不需要冷却介质就能
使冷却速度达到10
℃/s，自激淬火作用的时间也很短，因而改性区域仅限于表面
薄层，不易造成零件整体的热变形；
③可对形状复杂的零件进行激光表面淬火或局部淬火。
激光加热区域很小，激光束光斑尺寸决定了激光的扫描面积，而淬火后的深度可从几十微米到几百微米，因此，可以对形状复杂的零件（如有盲孔、小孔、小槽、薄壁零件等）进行处理或局部处理，也可根据需要在同一个零件的不同部位进行不同的处理；
④适用性强。
由于激光聚集深度大，当激光束的离焦量控制在一定的范围内时激光功率密度基本相同。
因此，激光加热表面淬火对零件的尺寸、大小及表面都没有严格的限制；
⑤工艺周期短，生产重复性好，质量稳定可靠。
激光加工设备多配备数控系统，操作简单，便于实现自动化生产，有效地确保了激光加工的精确度和稳定性；
⑥清洁的工艺。
激光表面淬火为自激淬火过程，不需要水或油等冷却介质，有利于环境保护。
并且激光淬火后的材料表面清洁，基本上不需要修磨处理，可以作为零件精加工的最后一道工序。
激光表面淬火是一种局部的表面处理方法，与其他一些表面处理方法和常规处理方法比较，有其独特的优点，它所包含的内容是丰富的，应用前景也是广阔的。
但是激光表面淬火的局限性也较明显，它只适用于一些需要局部表面硬化的工件，且淬硬层较浅，因而就有一个适于选择激光淬火工艺的工件范围，通常是对一些不要求整体硬化，尺寸精度要求较高，或采用其他方法难以处理，以及形状复杂或需进一步提高硬度、耐磨性等性能的工件进行激光表面淬火处理。
此外，若进行表面大面积激光淬火，需解决好扫描道次间搭接处的回火软化问题。
1.3激光表面淬火工艺
1.3.1常用激光类型及其输出方式
激光器是进行激光表面淬火最基本的设备。
根据激光器中工作物质物态的不同，激光器可分为以下几大类：
①固体激光器，这类激光器所采用的工作物质，是通过把能够产生受激辐射作用的金属离子掺入晶体或在玻璃基质中构成发光中心而制成的。
例如掺钕钇锆石榴石（YAG）激光器；②气体激光器，它们所采用的工作物质是气体，包括原子气体激光器、离子气体激光器、分子气体激光器（例如CO2激光器）、准分子亦称受激分子（Excimer）激光器等；③液体激光器，这类激光器所采用的工作物质主要包括两类，一类是有机荧光染料溶液，另一类是含有稀土金属离子的无机化合物溶液；④半导体激光器，以一定的半导体材料做工作物质而产生受激发射作用；⑤自由电子激光器，这是一种特殊类型的新型激光器，工作物质为在空间周期变化磁场中高速运动的定向自由电子束。
目前表面淬火常用的激光器主要有气体激光器（CO2激光器）和固体激光器（YAG激光器）两类。
激光的输出方式可分为连续输出和脉冲输出两种。
连续式输出激光的激光器可独立控制的参数为激光输出功率P、光斑直径D和扫描速度V；脉冲式输出激光的激光器可独立控制的参数除前三者外还有激光的脉宽和频率。
此外，不同的激光输出模式，激光束的能量及分布状态也是不相同的。
激光输出模式有高斯模、低阶模和多模三种。
其中高斯模又称为基模，它输出的能量集中，可以聚焦到很小的尺寸；低阶模的能量分布范围比高斯模宽，聚焦后仍可以获得较小的光斑尺寸。
此两种输出模式主要用于焊接、切割和打孔；多模激光束的能量分布范围较宽，可以通过聚焦方式得到狭窄的光斑，常用于激光表面淬火、激光表面熔凝、激光表面熔覆及激光表面合金化上。
1.3.2主要工艺参数及其相互作用
激光表面淬火主要工艺参数包括激光功率、光斑尺寸及扫描速度。
①激光功率。
激光功率决定能量的输出，在其它参数一定的情况下进行表面淬火，当激光功率过小时，材料表层难以发生相变，材料表面硬度几乎不变；当激光功率达到某一段数值时，被处理工件的表面硬度随功率的增加而上升，且几乎呈线性关系。
当激光功率继续增大时，则可能发生材料表面熔化，使其硬度产生回落，从而影响了激光淬火效果。
因钢的化学成分及其表面状态不同，通常需结合具体的激光设备，由试验确定激光器的输出功率的大小。
②光斑尺寸。
激光束通过聚焦形成一定形状及尺寸的光斑作用于工件表面，光斑的状况对表面淬火质量有重要影响。
光斑的宽度即代表激光扫描的淬火带宽度，光斑的面积则决定激光与材料表面发生相互作用的面积。
若光斑尺寸过大，将导致材料表面能量吸收不足，不利于金属发生相变硬化；反之，则易造成表面的熔化，同时不利于材料表面大面积淬火处理的进行。
③扫描速度。
激光扫描速度主要影响激光束对工件表面的照射（加热）时间，当激光输出功率一定的条件下，激光束对工件表面的作用时间决定了激光对材料表面的能量输入，材料表面能够吸收而实现微观结构变化的能量与激光束的能量输入直接关联，即体现了激光束的扫描速度与材料表面吸收能量的紧密联系。
但扫描速度不能过小，否则冷却速度过低，不利于晶粒细化，也不利于实现马氏体转变。
然而上述三个主要工艺参数都不是孤立的，激光功率、光斑尺寸及扫描速度三者间有着紧密联系：
激光功率密度表征的是激光束输出的能量，其由激光功率与光斑尺寸共同决定；扫描速度决定激光与材料的作用时间；激光功率密度与作用时间共同影响材料表层对能量的吸收转化。
激光表面淬火工件的质量受主要工艺参数综合条件的影响。
激光淬火后工件表面的硬化层深度是判定淬火质量的重要指标之一，淬硬层深度H与主要工艺参数（输出功率P、光斑面积S和扫描速度V）间存在着特定的关系，其关系式表示为：
（1.1）
1.3.3激光扫描方式
激光的扫描方式主要有圆形或矩形光斑的窄带扫描和线形光斑的宽带扫描。
窄带扫描所用激光的光斑直径（边长）一般不超过5毫米，工件表面的淬火硬化带宽度与光斑直径相近。
对要求大面积表面淬火工件进行处理时，必须逐行地进行扫描，且各扫描带之间需保持一定的搭接量。
这样，重叠部分将导致回火软化带的出现。
回火软化带的宽度与光斑特性有关，一般均匀矩形光斑产生的回火软化带较小。
故表面大面积激光扫描淬火时，可采用矩形光斑扫描。
此外，还可以采用宽带扫描技术。
宽带扫描通常是将聚焦的圆光斑变成线光斑，使一次扫描宽度大为提高。
正是为了减少回火软化带所产生的不良影响，科研人员发明了宽带扫描技术，一次扫描宽度提高的结果是减少了激光扫描的搭接次数，即减少回火软化带的产生。
目前，获得线光斑的技术主要包括采用柱面镜、二元光学器件和振荡聚集光束等。
宽带扫描的宽度可达十几毫米，有效地减少了软化带的不良影响。
1.3.4质量控制因素
激光相变硬化过程是一个错综复杂的快速加热快速冷却的淬火过程。
激光淬火硬化层的尺寸参数（硬化层宽度、硬化层深度、表面粗糙度）和性能参数（显微硬度、耐磨性、组织变化）取决于激光功率密度（激光功率、光斑尺寸）、扫描速度、材料的性质（成分、原始状态）和材料的表面预处理特性等，同时也与被处理零件的几何形状和尺寸以及激光束扫描区域的热力学性质有关。
激光扫描工艺参数及扫描方式对工件内的温度场分布具有决定性影响，是控制相变硬化质量的关键因素。
工艺参数选择是否合理将直接关系到激光相变硬化质量的好坏，而激光扫描工艺与参数的优化则是改善激光相变硬化质量的重要途径，也对提高加工效率具有积极意义。
除了前文介绍的激光淬火的主要参数外，还有其他因素对质量控制发挥很大作用，这些质量影响因素如下所示：
①材料因素。
工件的材质决定了其性能参数，如导热系数、比热容、相变临界温度、熔点等。
这些参数对激光束与工件相互作用产生的热效应和温度场具有重要影响，从而最终影响到相变硬化层的力学、组织、性能及几何形貌等各项的质量指标；材料成分是通过材料的淬硬性和淬透性来影响激光淬硬层深度与硬度的。
钢的淬透性越好，相同激光淬火工艺参数条件下淬硬层的深度要比含碳量相同的碳素钢要深。
一般来说，随着钢中的含碳量的增加，淬火后马氏体的含量也增加，激光淬火硬化层的显微硬度也就越高，并且钢中马氏体的组织、形态也与碳及合金元素含量密切相关；工件形状与结构将影响激光束扫描下工件内部的导热状态和温度场分布，工件尺寸尤其是厚度也将对硬化层的质量产生一定影响。
②表面预处理状态。
材料的表面状况主要影响它对激光能量的吸收率，表面“黑化”处理的目的是为了提高工件表面对激光束的吸收率。
激光照射到材料表面的能量，被表面吸收后才能通过热传导向内部传输，这是激光热处理的前提。
由于大多数金属都有良好的导热性能，但光亮的金属表面对波长为10.6μm的CO
激光反射率都很高，一般可达80%~90%，这是利用高能量密度激光作为热源，对金属材料进行激光热处理的一大障碍。
故在激光热处理前，必须对零部件进行表面预处理，以提高对CO
激光器产生的激光辐射能量的吸收能力。
主要有下述方法：
1）通过磷化处理在工件表面形成一层灰黑的磷酸盐膜；2）刷黑漆；3）涂石墨加氧化物；4）涂SiO
型涂料，即一种以为SiO
骨料的可喷涂涂料。
工程上通常采用磷化法和涂敷法。
③保护气氛。
在激光扫描过程中的选择合适的保护气体及适当的气压，对保证激光淬火质量也有一定贡献。
首先气体能够保护镜头，防止镜头污染而引起的激光光束质量下降；其次定向吹送的气体能促进淬火工件表面的散热及表面法线方向上的热传导，从而影响淬火硬化层深度以及硬化层的形貌；最后还能保护淬火表面，减少表面脱碳倾向及氧化的发生率。
④搭接系数。
当工件进行激光表面淬火的面积较宽时，需采用扫描带搭接方式处理。
激光表面淬火是通过一定宽度的能量束在工件表面逐行扫描实现的，当工件需要淬火的表面积较宽时，一条扫描带不足以对整个需强化的表面淬火，需两条或两条以上扫描带搭接在一起才能将所需要淬火面积覆盖。
但是每两条扫描带之间的搭接量对硬化层的质量有较大影响，一方面后一扫描带的热影响区将会对前一道淬火层产生回火作用，致使两条扫描带之间出现硬度下降的软化带；另一方面，由于激光束能量分布及自激淬火冷却状态的影响，在横截面上，硬化区域总是呈现出外大内小的半椭圆形状。
因此，必须充分考虑两条扫描带搭接率（即搭接系数）的影响。
搭接量小，硬化后底部的平整性差，搭接量太大又会造成软化带的面积增加，影响面上硬度的均匀性。
一般认为搭接系数定为5%~20%范围为宜。
1.4激光淬火技术发展展望
1.4.1工业应用
激光表面淬火最突出的特点就在于不需对工件作整体处理，而只对局部需耐磨部位的表面进行淬火硬化，复杂结构的部件和难于接触而不能实现硬化的表面如内孔表面，也可以通过激光处理实现硬化。
可进行激光相变硬化的零部件按形状分为平面类、圆环类、套筒类和轴类。
按材料可分为黑色金属与有色金属，如硬化工具钢、高速钢、结构钢，包括那些含铬和锰的钢种、低碳钢（碳含量甚至低于0.2%）、中碳钢、合金钢、装甲板钢、耐腐蚀钢、轴承钢及铸铁等。
在制造工业，激光表面淬火已经得到广泛的应用，如齿轮、发动机缸体和缸套、机床离合器、机床加工刀盘、纺织机械、成形刀具、阀门、阀座、模具、锯齿等多种机器零部件的局部硬化处理。
在车辆制造工业，世界各大汽车公司对激光表面淬火的应用相对而言显得非常普通。
美国通用汽车公司早在20世纪70年代即对齿轮转向器箱体内孔、齿轮、轴承座、离合器、阀座、曲轴、活塞环等进行了激光表面淬火加工，材料包含多种钢材和铸铁，采用的是不同功率的CO
激光器，在零部件耐磨性、疲劳等性能的改善、生产效率的提高和费用的降低等方面均有显著收益。
该公司的汽车动力转向箱体内壁的局部激光硬化是最先把激光淬火应用于大批量工业生产制造的例子。
材料为铁素体可锻铸铁的箱体上有一活塞内孔，活塞的往复运动对孔内壁造成磨损，采用激光淬火在内表面磨损最严重的部位处理出四条1.52~2.54mm宽、0.25~0.35mm深的硬化带，使箱体内孔壁的耐磨性提高了10倍。
硬化部分仅占整个箱体重量的千分之二，每件处理时间为18秒，15台500~1000kWCO2激光器的日加工量可达3万余件，而运行费用仅为高频淬火或渗碳热处理的1/5。
发动机缸体、缸套是各种内燃机的组件，运输车辆的大修主要是根据发动机缸体、缸套内壁的磨损情况而定。
以往提高灰铸铁缸体耐磨性的方法是在其上加镶合金铸铁缸套，时至今日，激光淬火用于发动机缸体、缸套硬化已是非常成熟的技术。
通用汽车公司早在1978年就建成了柴油机汽缸套激光热处理生产线。
采用4台CO
激光器处理铸铁汽缸套内壁，形成2.5mm宽、0.5mm深的螺旋线硬化带；中科院北京大恒激光工程公司在20世纪90年代已采用900W激光器、以40mm/s的扫描速度处理缸体内壁，硬化带宽3.5mm，深0.25~0.3mm，硬度达到63HRC，使缸体使用寿命提高3倍；西安内燃机配件厂采用了1400W激光，60mm/s的扫描速度处理缸套，单位处理时间仅为2.0~2.5min；其使用寿命提高25%~30%；我国第一汽车制造厂亦在20世纪90年代初对发动机汽缸体进行激光淬火，使发动机寿命提高一倍以上，行车距离超过20万公里，创造的经济效益达1324万元/年。
对于要求一次激光扫描完成的高精度量具块规的处理，可以应用宽带均匀硬化技术。
其技术构成包括千瓦级CO2激光器、宽带扫描组合镜和淬火工作台。
激光处理后的块规测量面的硬度均匀，且不低于HV1000，硬化层深度大于0.25mm。
使块规的尺寸稳定性和测量面的耐蚀和耐磨性均有提高，而且该工艺过程简单、便于实现生产自动化。
激光淬火处理也是提高模具使用寿命的重要方法。
采用1.06μm固体激光处理T8A工具钢制冲头和钢制模具，所用参数为脉冲频率1Hz，功率30W，离焦量5mm，光斑直径4mm，氩气保护。
处理后的淬火硬化层深度达0.12mm，硬度HV1200，工件的使用寿命提高4~6倍。
总的说来，激光相变硬化提高硬度的效果强于常规方法的硬化程度，并会形成有益的压应力而提高静态强度和疲劳强度；提高冲击强度和塑性、耐腐蚀性和耐磨损性能。
1.4.2发展方向
激光热处理是一项新技术，有非常明显的特点，将激光热处理与适当的常规热处理技术恰当地结合起来，优势互补，显然是非常好的思路，复合相变硬化便是这种思路指导下的产物。
复合相变硬化是指激光淬火与其他常规热处理、热~化学处理和热~机械处理的结合，其可在如淬火、回火、退火的常规热处理后，或如渗碳、渗氮的表面扩散处理后，或机械强化后进行。
金属材料在激光扫描前经过以上处理后，表面组织会发生变化，以保证激光淬火时组织与性能的均匀和稳定，并能提高激光表面淬火的硬化强化效果。
随着激光淬火技术实际应用的日趋广泛，从面向生产实践的角度，研究人员开始转向做大量探索工艺参数的实验和理论研究工作。
一方面通过实验，探求生产条件下工艺参数的选取，并得到恰当的能够指导生产实践的有价值的工艺参数。
另一方面通过建立符合要求的温度场，对其进行数值求解甚至动态仿真，利用温度场的数值计算结果估算硬化层深度，或者反推算激光淬火的工艺参数，其结果也可以用于指导生产实践。
在激光淬火工艺的数值模拟与计算机控制方面。
非稳态数学模型、有限无法等计算机模拟技术为正确制订激光相变硬化工艺提供了科学的依据，人工神经网络为解决激光淬火工艺优化设计问题提供了一条先进且合理的途径。
随着数值模拟与计算机控制技术研究的不断进展，可适用于各种情况的激光相变硬化工艺实时控制系统的研制也将获得成功，那时必将为激光相变硬化技术全面进入自动化生产线铺平道路。
总体而言，激光淬火工艺的技术含量很高，工艺过程中影响因素多，加工设备费用不菲，除了对形状简单、工艺基本定型且批量较大的工件可以专门建立生产线，并可获得稳定的加工质量外，在形状较为复杂的工件中应用仍存在不少问题，基本上还是一种成本高、控制复杂但性能特殊的实验室技术。
但是，由于激光淬火技术所具有的独特优点，它仍是一项有广泛应用前景的高新技术。
1.5本章小结
激光表面淬火是一项特色鲜明的先进的表面强化加工技术，但影响因素多、质量控制难制约了其在工业生产中的广泛应用，因此对该项技术的研究具有重要的现实意义。
第2章激光表面淬火实验方案
自激光问世以后，激光技术作为一门举世瞩目的高新技术，几乎在各行各业都获得了重要的应用。
利用大功率激光器实现材料表面相变硬化的可能性很早便在实验室里得到证实，很快美国通用汽车公司将这项技术首次应用于工业生产。
我国自上世纪70年代末研制成功千瓦级二氧化碳激光器之后，激光热处理的工业应用亦取得了重要的成就。
人们始终未中断对这项技术的应用研究，但是时至今
日，激光热处理在工业上的应用情况显得远远低于最初的估计，即使是在最早引入激光技术进行工件处理的汽车工业，激光热处理在国内外都未能广泛用于工业生产实际。
激光热处理中，金属材料的激光表面淬火是一项最重要的内容。
实验研究表明，如果不对激光淬火提出过高的要求，利用连续输出功率在千瓦级的二氧化碳激光设备进行铁基材料表面的热处理并不困难。
然而，不同激光设备之间的工艺移植并非易事。
即使是使用同一台激光设备，采用同一个热处理工艺，对同类工件进行同样的处理，也会得到有时是不能忽视的处理差别。
工业生产中，维护激光淬火工艺的可重复性是保证产品质量的需要，这是一个涉及光束质量、工件的热物理特性、工件的几何形状、表面状态、激光输出功率、离焦量的稳定性以及光作用方式等众多因素的复杂技术。
激光淬火工艺的质量影响因素多，质量控制难度大，从而造成了激光淬火工艺的可重复性及可移植性较差，实际上这是热处理的过程中未能正确选择及准确控制工艺条件的结果。
因此，对于选定的激光器，找出影响被处理区域热循环的主要因素，建立适当的工艺并对影响因素加以控制的实际手段，是激光淬火技术可以在工业上推广应用的重要环节。
2.1实验目的
本文拟对Q235钢这种碳素结构钢进行激光表面淬火试验、分析和研究。
在实验的基础上，对淬火质量的影响因素进行分析研究，探求Q235钢在工业生产条件下工艺参数的选取，实现工艺参数的优化，力图得到能够指导生产实践的有价值的工艺参数及其
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