[发明专利]一种基于激光冲击的渗碳方法

说明书

本发明属于材料表面强化处理技术领域，尤其涉及一种基于激光冲击的渗碳方法。本发明渗碳方法是一种辅助热效应的激光冲击渗碳方法，一体化涂层同时具备约束层和吸收层的作用，碳粉作为吸收层可直接将激光引发的热量传递至金属靶材表面，激光冲击处理过程中，激光光束作用到金属靶材表面后，在超短时间内形成高温高压等离子体，等离子体在有限空间产生爆炸冲击波将碳粉压入金属靶材内部，形成具有精确深度的渗碳层，达到渗碳效果，本发明渗碳方法采用脉冲激光诱导的冲击波对金属靶材的穿透作用将碳粉压入至金属靶材内部，具有精准可控特性，能够实现特定部位的局部渗碳，进而实现金属靶材的局部硬化处理。

技术领域

本发明属于材料表面强化处理技术领域，尤其涉及一种基于激光冲击的渗碳方法。

背景技术

渗碳是金属材料表面强化处理方式的一种，通常通过将工件置入活性渗碳介质中，经过一定温度的保温处理使金属材料表面形成一定的碳浓度梯度进行渗碳。随着工业发展，某些具体零件开始出现局部硬化需求，但现有渗碳方法只适用于工件整体表面的硬化处理。

发明内容

本发明提供了一种基于激光冲击的渗碳方法，用于解决现有渗碳方法只适用于工件整体表面的硬化处理的技术问题。

本发明提供的具体技术方案如下：

一种基于激光冲击的渗碳方法，包括以下步骤：

a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；

b)在金属靶材表面涂覆所述一体化涂层，所述一体化涂层的碳粉正对所述金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。

优选的，所述约束层为K9玻璃。

优选的，所述金属靶材的材料选自低碳钢或低合金钢。

优选的，所述金属靶材表面的表面粗糙度低于Ra 5。

优选的，所述激光冲击处理的激光光斑为圆形光斑，所述圆形光斑的光斑搭接率大于50％。

优选的，所述激光冲击处理的方式为逐点加工。

优选的，所述碳粉通过胶黏剂涂覆于所述约束层上。

优选的，步骤b)所述再进行激光冲击处理之后，所述得到渗碳金属材料之前，还包括：

去除所述一体化涂层。

优选的，所述去除所述一体化涂层之后，还包括：

对进行所述激光冲击处理之后的金属靶材进行后处理，除去残留在所述金属靶材表面的碳粉。

优选的，所述后处理为机械抛光。

综上所述，本发明提供了一种基于激光冲击的渗碳方法，包括以下步骤：a)将碳粉涂覆于约束层上得到一体化涂层；b)在金属靶材表面涂覆所述一体化涂层，所述一体化涂层的碳粉正对所述金属靶材表面，再进行激光冲击处理，得到渗碳金属材料。本发明渗碳方法是一种辅助热效应的激光冲击渗碳方法，一体化涂层同时具备约束层和吸收层的作用，碳粉作为吸收层可直接将激光引发的热量传递至金属靶材表面，激光冲击处理过程中，激光光束作用到金属靶材表面后，在超短时间内形成高温高压等离子体，等离子体在有限空间产生爆炸冲击波将碳粉压入金属靶材内部，形成具有精确深度的渗碳层，达到渗碳效果，本发明渗碳方法采用脉冲激光诱导的冲击波对金属靶材的穿透作用将碳粉压入至金属靶材内部，具有精准可控特性，能够实现特定部位的局部渗碳，进而实现金属靶材的局部硬化处理。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例提供的一种基于激光冲击的渗碳方法的一体化涂层的结构示意图；