激光用于表面處理的方法多，其中包括：激光相變硬化(LTH)，激光表面熔化處理(LSM)，激光表面涂覆及合金化(LSC/LSA)，激光表面化學(xué)氣相沉積(LCVD)，激光物理氣相沉積(LPVD)，激光沖擊(LSH)和激光非晶化等，其中已被研究用于提高模具壽命的方法有激光相變硬化和激光表面熔覆和合金化，本文主要討論利用激光相變硬化技術(shù)提高模具壽命的機(jī)理和方法。

激光相變硬化(激光淬火)是利用激光輻照到金屬表面，使其表面以很高的升溫速度迅速達(dá)到相變溫度而形成奧氏體，當(dāng)激光束離開后，利用金屬本身熱傳導(dǎo)而發(fā)生“自淬火”，使金屬表面發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變。與傳統(tǒng)淬火方法相比，激光淬火是在急熱、急冷過程中進(jìn)行的，溫度梯度高，從而在表面形成了一層硬度極高的特殊淬火組織，如晶粒細(xì)化、高位錯密度等。其淬火層的硬度比普通淬火的硬度還高15%～20%。淬硬層深度可達(dá)～，因而可大大提高模具的耐磨性，延長模具的使用壽命。

激光強(qiáng)化處理工藝

當(dāng)激光器確定后，金屬材料對激光的吸收能力主要取決于其表面狀態(tài)。一般需激光處理的金屬材料表面都經(jīng)過機(jī)械加工，表面粗糙度值很小，其反射率可達(dá)80%～90%，使大部分激光能量被反射掉。為了提高金屬表面對激光的吸收率，在激光熱處理前要對材料表面進(jìn)行表面處理(常稱黑化處理)，即在需要激光處理的金屬表面涂上一層對激光有較高吸收能力的涂料。

表面預(yù)處理的方法包括磷化法、提高表面粗糙度法、氧化法、噴(刷)涂料法、鍍膜法等多種方法，其中較為常用的是磷化法和噴(刷)涂料法。常用的涂料骨料有石墨、炭黑、磷酸錳、磷酸鋅、水玻璃等。也有直接使用碳素墨汁和無光漆作為預(yù)處理涂料的。對于有些低碳鋼材料，在其表面用炭黑粉末處理，在進(jìn)行激光淬火時可起滲碳作用。我們采用上海光機(jī)所研制的黑化溶液(86-1型)，其處理方法簡單，可直接噴刷在工件表面，激光吸收率達(dá)90%以上。

硬化層殘余應(yīng)力和耐磨性能

在激光硬化處理過程中，金屬材料表面組織結(jié)構(gòu)的變化及表面相對于材料內(nèi)部溫差的產(chǎn)生和消失，必將產(chǎn)生殘余應(yīng)力。殘余應(yīng)力的大小和分布狀況對模具的實(shí)用性能有很大影響，激光硬化產(chǎn)生的殘余應(yīng)力沿淬硬層深的分布情況。

模具表面的耐磨性能與材料的顯微結(jié)構(gòu)、晶粒大小、硬度高低、表面狀態(tài)等多種因素有關(guān)，而這些因素又受處理工藝參數(shù)的影響，因而激光強(qiáng)化的工藝參數(shù)直接影響模具的耐磨性能。在一定范圍內(nèi)，當(dāng)掃描速度一定時，提高功率耐磨性有所增加;在功率一定時，掃描速度的提高也有助于提高耐磨性。