本标准规定了钢铁件激光表面淬火设备的特殊要求，激光表面淬火常用钢铁件的原始状态，以及激光表面淬火的工艺控制、质量控制、质量检验与劳动保护的基本要求。本标准适用于钢铁件激光表面淬火。 GB/T 18683-2002 钢铁件激光表面淬火 GB/T18683-2002 标准下载解压密码：www.bzxz.net
本标准规定了钢铁件激光表面淬火设备的特殊要求，激光表面淬火常用钢铁件的原始状态，以及激光表面淬火的工艺控制、质量控制、质量检验与劳动保护的基本要求。本标准适用于钢铁件激光表面淬火。

ICS 25. 220. 20
中华人民共和国国家标准
GB/T18683---.2002
钢铁件激光表面淬火
Laser surface hardening of iron and steel parts2002-03-10发布
中华人民共和国
国家质量监督检验检疫总局
2002-08-01实施
GB/T 18683--2002
本标准的附录 B 为现范性附录,附录 A 为资料性附录。本标症由中国机械工业联合会提出。本标翘由全国金属与非金满覆层标准化技术委员会归口。本标准负责起克单位：武汉材料保护研究所。本标游参加起草单位：华中科技大学、沈相大陆激光成套设备有限公司。本标准主要起草人：滞邻、吴子健、温没沂、陶锡麒、陶曾毅、陶兴启、段新华，iYKAONiKAca
0引膏
钢铁件激光表面萃火
GB/T18683—2002
激光表面淬火是--项金属材料及零件表面快速强化的技术，可以提高衰面碰度、强度、耐磨性，间时又使心部仍保持较好的综合力学性能。由于该工艺过程在局部快速加热及自济火条件下完成，可极大地减少被淬火件的变。
1范围
本标推规定广钢铁件激光表面率火设备的特殊要求，激光表面率火常用钢铁件的原始状态，以及激光表面率火的工艺控制，质基控制，质量验与劳动保护的基本要求。本标准适用于钢铁件激光表面萍火。2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标推的引用而成为本标准的条款，凡是江日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括谢误的内容）或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不日期的用文件，其最新版本适用于本标准。GB/T1031表角粗糙度参数及其数值（t1S0)468)GB/3505表面粗糙度术语表面皮其参数（e9V1SO4287)CB/T4340:1金属继氏硬度试验第1部分：试验方法（eqIS0）6507）GB/T1312金润显微维氏硬度试验方法GB/T7232金属热处理工艺术语
GB/T9790金属覆盖层及其他有关疆盖层维氏和努氏显微硬度试验（neqISO4516）GB7247激光产品的辐射安全.设备分类，要求和用户指南(idtIEC825）GB10320激光设备和设施的电气安全（eVIFC820)GB10435作业场所激光韬射卫生标准3术语和定义
GB/T7232确立的以及下列术语和定义适用于本标准。3.1
激光表面淬火laser surfacehardening来用偏功激光束为能源以极快速度热工件表面开以自拎碰化为主的痒火工艺。尚义语：激光相变砚化lasertransfarmalien hardening3.2
激光功率密度Q(W/cm?）powerdensityof laser激光束作用于工件表面的单位面积SF的激光动率P。Q号
GB/T 18683--2002
扫描速魔（mm/s）scanningspeed单位时问内激选光斑相对于正件移动的距离。3.4
相变硬化区trHnsfurmation hardening zone钢铁件在激光辐照下发生组织变化，其组成相与菩通萍火所获得的相相似目硬度得到提离的区域。3.5
热响区hentfrectingzone
受激光辐照影响，在相变硬化区周围组织发生部分转变的区域。它既不同于相变硬化区，义不同于未发生相变的基体，
表面最低硬度（HV量征）thelowesthardnebs工件表面所要求的最低硬度。
硬度极限(HV组）hardness limit表面最抵硬度的丽数，由于式求出HV该冠=0. 7XIV城
经有关各方协商，也可以采用其他的硬度极限值，3. 8
有效硬化层深度
Erffective depth of hardenlng从1.件表面到硬度等于硬度极限处的最大垂直距离。3.9
有效硬化崖宽度effective width of hardening单道激光扫描后，与扫描方向垂直的截面上，工件被处理表面硬度等于硬度极限的两点间的距离。3.10
总硬化摄深度tatal dcpth of harderfng从工件表面到显微硬度或显微组织相对下基体材料无期显变化处的最大垂直距离，3.11
总砸化层宽度lotal width of hardening单道激光扫描后，与扫描方向平育的截面上，工件被处理表面显微硬度或暴微组织相对于基体材料无明显变化的两点间的距离。
4工件的材质及原始状态
4.1工件的材质
凡能发生马庆体相变的材质均适舍激光表面率火。常用材质见附录A。4.2工件邀光萍火前的原始状态
a）工件激光淬火前的原始表面应无洲污.无锈蚀、无毛刺、无载化皮，能直接选行独处理及激光表面萍火，
b）工件的原始组织应均匀、细小。应根据材料的种类，成分、用途和性能要求选摔退火、正火及济火-火等预光热处理（见附录A）
5基本技术要求及操作规范
5.1对设备的要求
KAIKAca
GH/T 18683---2002
用于激光表面萍火的激光设备包括产生激光束的激光器，引导光策传输的导光聚焦系统，承载上件并使其运动的激光加工机，以及其他辅助装置。5.1.1激光器
不论是CO，激光器还是YAG激光器，其输出功率，光束模式、扫推速度及光斑尺寸必须满足萍火江件的技术要求。
激光输出功率稳定性及激光光束模式对激光衰面萍火效果影响很大，必须安装功率监控装置，片定期校验。用于激光表面萍火的（,激光器选用能输出多模光束的型号；或对光束模式进行处理，使其能量分布均匀。YAG激光器的功率应能连续输出。5. 1. 2 导光聚焦系统
应包括光谢可见光轴瞄推、光传输及转向、聚焦（必要时还须配置扩束望远镜）等装置，聚焦头中需有保护气体传输及水冷系统。5. 1. 3激光加工机
根据处理工件的形状选择一维、多维的自动或数控如下机床，以及适宜饱其他设备：5. 1. 4激光器的辅助装置
）屏敲装置为防止激光直接辐射或经工件反射,漫反射到工作人员身体及眼内造成伤害,加工场所必须设置适当的屏蔽装置。b）对催装置激光表面率火附需确定扫描光束在被处理工件表面的行走路径，可用He-Ne 激光器产生的红光或其他装暨产生的可见光进行对准。5.2工件的表面预处理
为增强工.件对微光辐射能量的吸收，在激光表面率火前需在其表面形成一层对激光有较高吸收能力的覆层，-般采用磷化处理或涂覆含有各种吸光物质的涂料。覆层的选择应满足下列要求：
a）能提高工件对激光能量的吸收率，b）具有良好的热传导性能，处理前与工件附着性好，具有良好的学稳定性：c）对激光衣面萍火层的成分、组织结构无影响；4）覆层材料应本易诱发被处理材料表面裂纹；c）涂工艺简他，我层均罚：
[）有良好的防锈作用，对工件装面不腐蚀；g）处理后容易清洗、去除或无需清洗即可装配使用；h？易手荐放、光害、地污染、无藏。无论预处理采用磷化还是喷刷涂料，均要求表面层均勾，厚薄控制适当，压全部瘦盖带激光硬化部位。wwW.bzxz.Net
5.3工艺规范的制定
5.3.1工艺制定原则
工件的材质、预处理条件、技术要求（硬度、相变硬化区及热影响区深度、处理前后的金相组织等)均应适合激光表面浒火的工艺特点。5.3.2工艺参数及相互关系
激光表面摔火主要工艺参数包括激光器输出功率P,作用于工件表面的光斑面积、扫描速度V等。激光辩火硬化层深度}与主要正艺参数的关系如下：Hsv
5.3.3当激光表面辫火面积较宽时，需采用扫描带搭接方式处理。搭接系数宜取为5%~20%，其计算公式如下：
GB/T 18683—2002
搭按焱数一无斑宽度×100%
搭接量
有条件时可来用宽光束痒火，以减少搭接次数，5.3.4工艺参数的确定
8）根据被加工工件的材料特性、形状及尺寸表面质量、设备条件、激光光束性质,预处理方法等具体条件确定工艺参数（激北功率、扫摘速度，光斑尺寸等）。b）根据工件白身特点,参考已有实验数据确定「艺参数范围,通过验证后确定工艺参数。心在确定艺参数的过程中要充分考虑表面预处理及保护气体的影响，5.4操作记录
操作记录应包括：工件名称、材质、原始状态、技术要求、工件形状及处理部位、激光设备号及电器参数，1作气体成分及流量，预处理力法、工艺参数和处理效果等。该记录应有存关人员签名，并保存一定期龈。
6质要求及检测
检验人员应按技术要求、工艺文件、取样方试及数量进行检验。6.1外观
6.1.1用肉眼毁低倍放大镜观案，激光表面率火表面不得有裂纹.伤衰，蚀坑及其他彰响使用的缺摘。6-1-2用于触携率火表面的扫描带可有微凸撼觉，6.1.3嫩光表面痒火作为最后工序的上件，表面不得有化现象。激光表面辩火后需进行磨削工的工件，其激光表面率水熔化层深度不得超过后序加工余量。6.2表面粗糍度的检测
按GR，T1031和GB，T3505评定激光表面粹KT件的表面粗糖度光表面率火作为最后工序的工件，经激光表面摔火后表面粗糙度等级降低不得超过一-个级别。6. 3硬度检清
6. 3. 1 表面硬度
表面硬度测量应采用9.8N98N负荷的维氏硬度计（GB/T4340.1)量戒小负荷维氏硬度计(GB/4340.1测量：当硬化层深度在0.2mm以下时.硬度计负荷不超过49N1。采用其他硬度法测量所得数值仅供参,考。
6. 3. 2 硬度分布
应用显微硬度法(GB/T4342及GB/T9790)测量激光表面率火后硬化层的硬度分布。显微硬度试样制备接6.4进行。
测查中加载荷时应平衡均勾、不得有冲击和震动，测长时所得压痕应为轮廓清晰的茎形，以保证检验果的准确性。
6.4金相检测
6.4.1取样
所选取的金相试样必缅具有典型性。要充分考虑到试样切取部位被测面的敢向，者尊观案激光表面萍火硬化层的深度，硬化区的显微组织及品粒度，应取垂直了试样表面的横截面作为观察面。某些不能直接敢样的工件，可用有与工件相同材料、相同原始状态、相同预处理方法及相激光表面率火条件的试样代替，但试样厚度不得小于10mm。用切割机取样时要不断喷水冷却，避免因受热和外力作用引起金相组织发生较大变化。6. 4. 2制样
1）对链缺等基休有在不均勾组织的材料，激光表面泽火后的表而硬度可用负荷不人于1.96N的显微硬度法测量。-HTiKANiKAca-
GB/T 18683—2002
根据工件的形状和尺寸，选择不同的方法制作金相试样（镶嵌或夹板夹持），并根据不同材料采用适当的化学慢蚀剂显示其金相组织。当采用砂轮切割机取样时，切扫断面应光磨削去除不少于0.5 11r1厚度的表层·然后制备金相磨面。
试样在制备过程中不得汝变原有的金相组想及硬度，应尽可能少硬化层表面的磨前属，不得使达缘形成圆菊。
6.4.3显微组织
激光表面摔火后，在材料的硬化区中应具有科常规淬火处理相似的组织结构和组成相，但组织更如细小、弥散。
6.5硬化层深度的测量
激光表面萍火硬化层深度分为总硬化层深度和有效硬化层深度。采用的测量方法有显微硬度测量法（见谢录B)及显微组织测量法。应根据图纸要求在指定部位或指定域样表商按下述方法进行硬化层深度測。6.5.1显微硬度测量法
H）测量原理根据垂直于试样表面的横截面二的硬度分布确定硬化层深度。即以硬度值为纵坐标，測最点垒表面距离为横坐标，绘制硬度随距离变化的曲线，根据曲线上硬度极限出现的坐标值以及丹始达到基本硬度的点的坐标值，确定有效硬化层深度和总硬化层深度。b）测量面的制备按6.1进行。
c）测量方法附录B。
6.5.2显微组织测量法
a）测量原理根据零件激光丧面率火后所引起工件表面至心部显微组织的变化测定激光表面率火后硬化层深度。
b) 测量面的制条按 6, 4 进行。一般用2%～4%殖酸酒精溶波或其他适当的援蚀剂显示试样的显微组织(侵蚀剂与普通游火时柜商
c）量方法（如图1所示）在试样的横截面上，从表面垂直测至月牙形热影响区顶端的距离（）为激光表面辫火层总硬化层深度；从表面垂真测至月牙形底部方向的热影响区1/2处的距离(a:)为激光表面淬火层有效硬化层深度。H
相变英化区
热影南区
1救光表面率火硬化愿示声图
6. 6硬化压宽度的测量
6. 6. 1显微硬度测量法
a）测量原理根据被处理表面硬度分布确定硬化层宽度。即在被处理裴面区域中与激光扫描方向垂直的方向上，以硬度值为纵坐标，基体至测量点的距离为横坐标，绘制硬度随距离变化的曲线，根据曲线上硕度极限点的坐标值以及开始达到基体硬度点的坚标值，确定有效硬化层宽度和通硬化层觉度b）测量面的制备按6.4进行，
c:）测量方法见附录 。
GB/T18683—2002
6.6-2显微组织测量法
在）测量原理根据激光表面萍火处理后工件相变硬化区、热影响区及基体组织之间的差异，测定硬化层宽度。
b）测量面的制备按6.4进行
c）测量方法（如图1所示）在与激光扫描力向相垂直的树截面上，小牙形热影响区的最宽处为总硬化层宽度(H),热彭响区两端1/2处之间的距离为有效硬化层宽度(H,6.7仲裁方法
在有争议的情况下，以显微砸度测量法作为测定硬化层深度和宽度的仲裁方法7安全防护
操作人员为防止激光辅射或散射，需使用个人护用品。根据激光噪光周期，波长及输出功案（辐射功率）或输出能量（辅射能量）等选择合适的防护眼镜、护手套及防护服。
其他安全防护按GB10320.GB7217、GB10435规定执行，HKANTKAa-
钢种类型
碳素结构钢
合金结构钢
轴承钢
弹贫钢
碳素T.具钠
台金工具钢
高速钢
不锈钢
球题传嵌
灰口饰饮
可镀铸铁
蜻器铸铁
附录A
（资料性附录）
激光妻面痒火工件的常用材质
朝科牌号
20.30.35.40,45,50.55,60
16Mn,2CrMnTi.1Cr.50Cr.35CrMn.12CrMa,40CrMnMo.50CrNiGCr6,GCr9,GCr16,GCr9SiMn,CCr15SiMn65,t5Mn.70Mn.55Si2Mn.50CrVA.55CrMnA.55SiMnVBT7,T8.TEMn,T9,TI0.T11.T12,T139SiCr.CWMn,5CrNiMo.3Cr2W8V,45iCrV,4Cr5MoV1Si,Cr12MoVWi8Cr1V,W9Cr4V2,W6Ct5Mn-1V2.W12Gr4V4Mn2Crj.3Cr13、4Cr13、3Cr13Mo.1Cr17Ni2.9Cr8.2Cr13Ni2.9Cr18MoVGB/T18683—2002
QT400-17.QT450-10,QT500-7.QT600-3.QT700-2.QT800 2.QT900 2HT200.HT250.HT300.HT350
KTH300-06.KTH$50-10.KTZ450-05.KTZ350-04,KTZ650-02.K12700-02RuT2Go.Rur30a,RuTso.RuT380.RuT420注：在相同的激光表面率火工芝参数下，原始组织为痒火态时可获得最大的硬化是衡度，其链度也较商退火态时硬化层深度最浅，硬度危较低：因此虚根摒材料的具体要求选择适当的颈先热处理。附录B
（规范性附录）
硬化层深度与宽度的显微硬度测量方法显微硬度法检测硬化层深度时，度压痕应在以硬化层横截面的月牙形底部与表面垂线为中心的指定宽度为0.5mm的范内垂直于试样表面的条或多条平行线上进行（见图B1)。最靠近表面的压痕中心与试样表面的距离应近似于压疫对角线长的2倍，从表面到各逐次压痕中心之间的距离增加凰每饮不得超过 0. I mm(例如 d,~d,≤0. 1 mm),且两相邻压痕之间的距离应不少于压痕对角线长度的2.5倍，由绘制的硬度-深度曲线碗定硬化层探度，即从工件表面到硬度值等于硬度极限的测鼠点的距离为有效硬化晨深度,从工件表面到硬度值等于基体硬度开始点的距离为总硬化层深度。在每一位胃处，需至少测三点硬度,以硬度的平均值作为该点的硬度值，在检测硬化层宽度时，也应遵从上述原。除有关各方有特殊协议外，硬度试验的载荷-般应为0.98N～1.96V。CB/T186832002
相变秘化区
热紫响风
图B.1激光表面淬火硬化层深度与宽度显微硬度测示意国iKAoNiKAca=
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