激光淬火快速加热与快速冷却的特点,使激光淬火表面具有比常规淬火更高的硬度与耐磨性,同时可使零件内部仍保持较好的韧性,因而该技术逐渐被了解、重视并得到了广泛应用。本文围绕Nd:YAG激光淬火的相关机理展开理论和实验研究本文首先说明了激光淬火在工业生产上的重要作用,介绍了它的基本思想以及它在材料加工上的具体应用方式,之后介绍了国内外激光淬火技术的发展现状以及未来激光淬火技术的发展前景并预测了激光淬火技术的发展方向,最后阐述了本文的主要研究内容。接着,论述了高斯光束在金属表面形成的热场以及激光与材料的相互作用,并分析了运动的高斯光束的热场分布,并给出了解析解。然后在脉冲高斯激光束淬火的研究中求出了淬火深度与温度场峰值温度的关系,建立了连续高斯激光束淬火的数学模型。随后,介绍了实验所用的淬火设备--Nd:YAG脉冲激光淬火机,并根据该设备的的性能特点设计了实验方案,并完成了实验与模拟结果的对比,最后得出激光束中心表面温度变化率在没有发生熔融的条件下可以用一阶线性化简化的结论,并通过该结论推导出激光功率,脉冲宽度关于淬火深度的关系(脉冲)以及淬火深度关于扫描速度与光功率的关系式(连续),对实际激光淬火工艺有指导意义。