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摘 要：本文总结了激光强化处理技术的应用情况，特别是关于冶金领域轧辊强化方面的一些进展，分析了对其进行理论分析的难点所在，并提出了具有一定价值的观点。
关键词：轧辊；激光强化处理；激光相变硬化；激光熔凝技术
Abstract： this paper summarizes the application of laser hardening processing， especially some progress about metallurgy roll strengthening， analyzes on the theoretical analysis of the difficulty， and put forward the point of view has a certain value.
Keywords： roll laser hardening processing laser phase transformation hardening laser fused technology
1 引言
轧辊是轧机的重要部件，是轧制中的重要生产工具，同时也是轧制生产中最重要的消耗部件之一[1]。轧制精密薄带所用的精密轧辊对表面精度要求比较高，但在轧制生产过程中，由于轧辊与被轧金属的接触，会不可避免的在表面产生微裂纹、划痕等缺陷，这些缺陷的存在将导致轧出来的薄带成为废品，以往出现这种情况，通常的解决方法是将出现缺陷的轧辊换下或报废。但近年来，随着激光加工技术的发展，激光修复与强化技术在轧辊上已得到一定程度的应用[2-3]。
2 常用的激光强化技术简介
轧辊激光表面强化技术是极具市场前景的激光技术，激光强化技术主要有激光相变硬化、熔凝、熔覆及合金化四种。其中以激光相变硬化技术和激光熔凝技术发展较为成熟，它在普通冶金轧辊表面形成一个超细化、高强韧度、高耐磨的表面层，典型的金相组织为极细的马氏体结构组织或超细化、过饱和的马氏体和高度弥散、均匀分布的强化相颗粒，从而提高冶金轧辊的使用寿命，目前应用较为广泛，现主要介绍这两方面的发展情况。
2.1 激光相变硬化技术
激光相变硬化是激光表面强化技术最成熟、应用最广泛的一种技术，也称激光淬火，工作时高能量的激光束照射到材料表明时，表面很薄的一层吸收能量，温度急剧上升，达到相变温度以上，内部材料则保持冷态并能迅速传热，使表层急剧冷却，以自身淬火实现工件表面相变硬化。具体是通过激光功率、扫描速度等参数之间的相关关系，实现对合金材料激光处理参数的优化选择，达到所需的硬度和相变硬化深度。其主要优点有：（1）淬硬层组织细化，硬度比常规淬火高。（2）加热速度极快，周期短，效率高，成本低，工艺过程自动化程度高。（3）对于槽壁、小孔、盲孔以及腔筒内壁等特殊部位，只要是光束能照射到的部位均可进行处理。（4）可进行大型零件局部表面的硬化及形状复杂零件的硬化处理。（5）淬火层深度可精确控制。（6）实现自冷淬火，不需要油或水等淬火介质。
由于金属制品表面经激光淬火处理后可以显著地提高硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等，从而可以大大提高产品的质量，成倍地延长使用寿命。而研究提高零部件的使用寿命、降低成本是企业的一个重要课题。随着激光强化技术的兴起，激光淬火技术开始应用于设备零部件的表面强化处理。许多国家都在研究采用激光淬火技术对一些钢铁零件进行硬化处理，取得丰硕成果。
2.2 激光熔凝技术
激光熔凝是将粉末冶金材料与金属基体表面同时在激光束照射下成为溶化状态，同时迅速凝固，产生新的表面层。轧辊激光熔凝产品是用适当参数的激光束照射材料表面，使其表面快速熔融、快速冷凝，获得较为细化均质的表面改性技术。它的优势主要在于：（1）表面熔化时一般可添加超硬耐磨金属或化学元素，熔凝层与材料基体形成冶金结合；（2）在激光熔凝过程中，可以排除杂质和气体，同时急冷重结晶获得的材质有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性；（3）其熔层薄、热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大，有时可不再进行后续磨光而直接使用；激光迅速熔凝处理技术可以在普通冶金轧辊表面形成一层厚度为0.2—0.4mm超细化、高强韧度、高耐磨的合金层。目前，激光熔凝蓬勃兴起，在航空、汽车、制造业等领域越来越体现出它的工业应用价值。
3 目前研究的技术关键问题
轧辊经激光处理后的孔型，在使用过程中存在因各种原因未磨损完激光层就下线的情况，由于激光层表面比较硬，存在孔型难加工的问题。而对成品辊、切分辊及原有裂纹较深的轧辊，激光处理后轧制量提高很小，仅为10%～20%左右，这些属于尚未攻关的课题，还需进一步深入研究。
4 结语
軋辊的表面强化一直是冶金行业中不容小视的问题。采用轧辊表面激光处理技术可延长轧辊寿命，降低生产成本，显著提高作业率，提高钢材产量，降低工人劳动强度，具有显著的经济效益和良好的社会效益，但也存在着一些亟待攻克的技术难关需要解决，从而扩大该技术的产业应用范围。
参考文献
[1] 姚成武，黄坚，吴毅雄.轧辊表面激光强化与修复技术的应用现状[J].热加工工艺，2007，36（8）：70-71
[2] 姜幼卿，黄安国，周龙早等 冶金用铸钢轧辊激光熔凝强化的研究和应用[J].中国机械工程，2006，17（16）：1756-1759
[3] 佗劲红，陈岁元，周利等 激光表面改性对轧辊用高速钢组织与硬度的影响[J].金属热处理，2006，31（1）：56-59
关键词：轧辊；激光强化处理；激光相变硬化；激光熔凝技术
Abstract： this paper summarizes the application of laser hardening processing， especially some progress about metallurgy roll strengthening， analyzes on the theoretical analysis of the difficulty， and put forward the point of view has a certain value.
Keywords： roll laser hardening processing laser phase transformation hardening laser fused technology
1 引言
轧辊是轧机的重要部件，是轧制中的重要生产工具，同时也是轧制生产中最重要的消耗部件之一[1]。轧制精密薄带所用的精密轧辊对表面精度要求比较高，但在轧制生产过程中，由于轧辊与被轧金属的接触，会不可避免的在表面产生微裂纹、划痕等缺陷，这些缺陷的存在将导致轧出来的薄带成为废品，以往出现这种情况，通常的解决方法是将出现缺陷的轧辊换下或报废。但近年来，随着激光加工技术的发展，激光修复与强化技术在轧辊上已得到一定程度的应用[2-3]。
2 常用的激光强化技术简介
轧辊激光表面强化技术是极具市场前景的激光技术，激光强化技术主要有激光相变硬化、熔凝、熔覆及合金化四种。其中以激光相变硬化技术和激光熔凝技术发展较为成熟，它在普通冶金轧辊表面形成一个超细化、高强韧度、高耐磨的表面层，典型的金相组织为极细的马氏体结构组织或超细化、过饱和的马氏体和高度弥散、均匀分布的强化相颗粒，从而提高冶金轧辊的使用寿命，目前应用较为广泛，现主要介绍这两方面的发展情况。
2.1 激光相变硬化技术
激光相变硬化是激光表面强化技术最成熟、应用最广泛的一种技术，也称激光淬火，工作时高能量的激光束照射到材料表明时，表面很薄的一层吸收能量，温度急剧上升，达到相变温度以上，内部材料则保持冷态并能迅速传热，使表层急剧冷却，以自身淬火实现工件表面相变硬化。具体是通过激光功率、扫描速度等参数之间的相关关系，实现对合金材料激光处理参数的优化选择，达到所需的硬度和相变硬化深度。其主要优点有：（1）淬硬层组织细化，硬度比常规淬火高。（2）加热速度极快，周期短，效率高，成本低，工艺过程自动化程度高。（3）对于槽壁、小孔、盲孔以及腔筒内壁等特殊部位，只要是光束能照射到的部位均可进行处理。（4）可进行大型零件局部表面的硬化及形状复杂零件的硬化处理。（5）淬火层深度可精确控制。（6）实现自冷淬火，不需要油或水等淬火介质。
由于金属制品表面经激光淬火处理后可以显著地提高硬度、强度、耐磨性、耐蚀性和高温性能等，从而可以大大提高产品的质量，成倍地延长使用寿命。而研究提高零部件的使用寿命、降低成本是企业的一个重要课题。随着激光强化技术的兴起，激光淬火技术开始应用于设备零部件的表面强化处理。许多国家都在研究采用激光淬火技术对一些钢铁零件进行硬化处理，取得丰硕成果。
2.2 激光熔凝技术
激光熔凝是将粉末冶金材料与金属基体表面同时在激光束照射下成为溶化状态，同时迅速凝固，产生新的表面层。轧辊激光熔凝产品是用适当参数的激光束照射材料表面，使其表面快速熔融、快速冷凝，获得较为细化均质的表面改性技术。它的优势主要在于：（1）表面熔化时一般可添加超硬耐磨金属或化学元素，熔凝层与材料基体形成冶金结合；（2）在激光熔凝过程中，可以排除杂质和气体，同时急冷重结晶获得的材质有较高的硬度、耐磨性和抗腐蚀性；（3）其熔层薄、热作用区小，对表面粗糙度和工件尺寸影响不大，有时可不再进行后续磨光而直接使用；激光迅速熔凝处理技术可以在普通冶金轧辊表面形成一层厚度为0.2—0.4mm超细化、高强韧度、高耐磨的合金层。目前，激光熔凝蓬勃兴起，在航空、汽车、制造业等领域越来越体现出它的工业应用价值。
3 目前研究的技术关键问题
轧辊经激光处理后的孔型，在使用过程中存在因各种原因未磨损完激光层就下线的情况，由于激光层表面比较硬，存在孔型难加工的问题。而对成品辊、切分辊及原有裂纹较深的轧辊，激光处理后轧制量提高很小，仅为10%～20%左右，这些属于尚未攻关的课题，还需进一步深入研究。
4 结语
軋辊的表面强化一直是冶金行业中不容小视的问题。采用轧辊表面激光处理技术可延长轧辊寿命，降低生产成本，显著提高作业率，提高钢材产量，降低工人劳动强度，具有显著的经济效益和良好的社会效益，但也存在着一些亟待攻克的技术难关需要解决，从而扩大该技术的产业应用范围。
参考文献
[1] 姚成武，黄坚，吴毅雄.轧辊表面激光强化与修复技术的应用现状[J].热加工工艺，2007，36（8）：70-71
[2] 姜幼卿，黄安国，周龙早等 冶金用铸钢轧辊激光熔凝强化的研究和应用[J].中国机械工程，2006，17（16）：1756-1759
[3] 佗劲红，陈岁元，周利等 激光表面改性对轧辊用高速钢组织与硬度的影响[J].金属热处理，2006，31（1）：56-59