雷射表面淬火是以雷射作為人員的表面熱處理，其硬化機理是：當採用雷射掃描零件表面時，雷射能量被零件表面吸收後迅速達到極高的溫度（升溫速度可達1000-10000000度/秒），此時工件內部仍處於冷態；隨著雷射束離開零件表面，由於熱傳導作用，表面能量迅速向內部傳遞，使表層以極高的冷區速度（可達1000000度/秒）冷卻，故可進行自身淬火，實現工件表面相變硬化。
根據上述雷射表面淬火機理，雷射表面淬火必須滿足兩個必要條件；
1雷射對某種材料加熱後達到溫度Tmax(0，t)必須在這種材料的相變溫度以上，且必須控制在材料的熔點以下。
2.必須在相變點A1處以高於臨界冷卻速度冷卻。根據第一個條件進行分析，可以得到以雷射功率密度和工件進給速度為參數的溫度曲線。從圖中可以看到，能實現雷射淬火的部分近視A1線以上的部分，而且雷射功率密度較低，與進給速度變化相對應的溫度變化越大。
如果進給速度越慢，則材料停留在雷射照射區的時間越長。另一方面，當使用比臨界冷卻速度還要快的速度越慢，則材料停留在雷射照射區的時間越長，另一方面，當使用比臨界冷卻速度還要快的速度冷卻時，能夠實現深層的雷射淬火。
值得注意的是，在進行雷射淬火時，Fe-Fe3C仍然是很重要的理論依據。
根據雷射表面淬火機理，結合常規淬火原理作連續冷卻轉變曲線。假如雷射將奧氏體從M點加熱急冷後保持常溫，在Ms線以上時奧氏體，從那開始發生共析轉變，並產生馬氏體，到Mf線完成相變過程。
一般來說，想變得溫度範圍在50-200度，其數值與加熱速度，鋼的化學成分和原始組織有關。例如亞共析鋼，其常規加熱溫度通常只允許在Ac3(Ac3為亞共析鋼的臨界轉變溫度)以上20-40度，而雷射相變淬火是，為了獲得較深的淬硬深度的，允許表面加熱溫度更高些，原則上他的zui高加熱溫度可高到表面不產生熔化時的臨界溫度，之所以如此，是因為整個的雷射加熱相變過程幾乎在極短的時間間隔內完成，這是除相變點大大上移外，材料在更高溫度下幾乎不會出現明顯的晶粒長大現象，既不會因過熱而使隨後的雷射淬火組織性能變壞，因此雷射表面相變的加熱溫度範圍可以寬的多。
奧氏體加熱溫度範圍越寬的鋼，其雷射表面固態相變硬化處理的溫度越易控制，工藝參數的實現越容易。通常碳鋼雷射相變硬化的加熱溫度範圍在900-1200度，這時零件的表面粗糙度不會改啊變暗；零件的zui大淬火層為從zui表面的1200度至內部深處的900度這一深度範圍。
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