激光束和電子束都可提供高能量的直接熱源，并應用在許多表面改性技術中。由輸入功率所決定的高能束可被用于切割與焊接、表面熔融與合金配制、以及局部熱處理上。 焊接和切割要求功率最大、激光束和電子束的聚焦能力最強，這樣才可實現(xiàn)既深又窄的高質(zhì)量焊縫或切縫。隨著高強度能量源的不斷問世，這項（表面改性）技術也得到極大程度的發(fā)展。 除激光和電子束加熱方法外， 還有許多更新的表面改性處理技術正應用在鐵合金上激光表面熱處理 在各種激光和電子束表面改性技術中，局部表面熱處理技術發(fā)展最快，商業(yè)應用也最廣。 輻射光子的入射與基底材料的電子結(jié)構(gòu)相互作用，這是激光和電子束的加熱原理。入射的能量迅速在表層下轉(zhuǎn)換成熱量。 對于激光束而言，表層的深度為幾十納米左右; 對電子束而言，表層的深度約為幾微米。具體深度要取決于加速電壓的大小，一般在10至100千電子伏特（keV）范圍內(nèi)。電子束處理必須在真空中進行，而激光束則不受此限制，所以在生產(chǎn)操作中具有更多的靈活性。 "激光"一詞表示"受激勵發(fā)射的光放大產(chǎn)生的輻射"之意?，F(xiàn)已開發(fā)出三種不同的激光器：釔鋁石榴石激光器（Nd:YAG）、二氧化碳激光器（CO2）和受激準分子激光器。 Nd:YAG激光器的工作波長為1.06μm，廣泛應用在焊接和鉆孔上。CO2激光器在商業(yè)應用上的輸出功率最大，操作在紅外線范圍內(nèi)，通常工作波長為10.6μm。而最新研制成功的受激準分子激光器工作在近紫外線范圍內(nèi)，其波長介于0.193 至0.351μm之間。激光能夠被反射，這取決于材料的反射特性及工作波長的長短。 因此，為了進行有效的激光加熱，必須選擇能夠被工件吸收的波長，或者受照射的工件表面須涂上一層吸光材料。 激光表面熱處理技術通常被應用于鋼件或鑄鐵的機械零件進行局部硬化處理。由于吸收激光能量而產(chǎn)生的熱量在整個工件體內(nèi)進行傳導，工件表面局部區(qū)域獲得快速冷卻而轉(zhuǎn)化成馬氏體。若熱量得到控制以阻止其散失，所以可有選擇地使表面局部區(qū)域奧氏體化。 這個處理方法有時被稱作激光相變硬化以區(qū)別于激光表面熔解現(xiàn)象。激光表面加熱處理時沒有發(fā)生化學變化。激光加熱除了可以實現(xiàn)感應淬火和火焰淬火外，還提供了一種可選擇性地使鐵質(zhì)材料硬化的有效加工技術。 激光熱處理可產(chǎn)生迅速受熱或冷卻的表面薄層區(qū)域，形成精細的馬氏體微型結(jié)構(gòu)，即使對于可淬性相對較差的鋼制品，情況也是如此。使用這種加工方法，工件的硬度高、耐磨性好、而變形較? Ｓ敫杏尤群突鷓婕尤惹樾尾煌?，激桂h尤仁憊庠從牘ぜ殺３忠歡ň嗬?，激桂}芫得娣聰蚍抵輛勱雇婦擔庋涂啥員患尤惹虻某嘰緇蚣尤裙旒＝鋅刂啤? Molian已將激光相變硬化技術的50種應用特性制成表格。受硬化的材料包括碳素鋼(1040,1050,1070)、合金鋼(4340,52100)、工具鋼及鑄鐵（灰口鑄鐵、可鍛鑄鐵、球墨鑄鐵）。表中還列出了吸收能量的涂料名稱。鋼件的硬化層深度典型值為250～750μm，而鑄鐵件的硬化層深度典型值約為1,000μm。 激光傳送系統(tǒng)的靈活性和激光自身的低失真及表面硬化能力強等特點，使其能對不規(guī)則形狀機械零件（如凸輪軸、曲柄軸）上的易磨損、易疲勞區(qū)域進行非常有效的局部硬化處理。與激光熱處理相似，電子束也被應用在鋼件表面的硬化處理上。 激光加熱的速度極其快（納秒量級），通過向基底未加熱區(qū)域進行熱傳導而完成的冷卻過程也相對較快。加熱與冷卻的精確速率取決于許多因素，例如：輸入功率、照射時間、激光脈沖調(diào)制以及受熱基底材料的表面特性和整體特性。 加熱速率和冷卻速率可以達到每秒108～1010（10的8次方）攝氏度，使得固化過程特別快。因此，可以形成非常精細的非均衡微型結(jié)構(gòu)，極端情況下，可以在迅速冷卻的表面層中形成新的亞穩(wěn)結(jié)晶態(tài)、玻璃質(zhì)或非晶形結(jié)構(gòu)、或高度過飽和狀態(tài)。 Perepezko 和Boettinger描述了材料系統(tǒng)中各種可能的均衡度。根據(jù)均衡相圖，在真實的均衡情況下，各種共存態(tài)具有均勻的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)組成。只有在高溫、長時間退火或緩慢冷卻條件下，才能達到真實的均衡態(tài)。 當迅速冷卻時，只有在穩(wěn)相和亞穩(wěn)相的界面處才可以達到均衡。在極端情況下，即使這樣的局部均衡被破壞，根據(jù)擴散的情況，會發(fā)生很大的漸緩相或抑制相相變。這樣，通過快速固化表面被熔化的合金，能夠形成許多新的具有獨特特性的微型結(jié)構(gòu)。 激光表面熔融與合金配制 伴隨著非常快的凝固速率，表面熔融和合金配制為表面改性提供了極難得的機會。它是目前高度活躍的一個研究與發(fā)展領域。 如前面所描述的那樣，激光表面合金配制包括了激光表面熔融和冷卻，另外，還改變成分以對表面結(jié)構(gòu)和特性的變化施加影響。在激光熔融之前使用另一種表面改性技術或在激光熔化的區(qū)域中噴入粉末，從而形成具有與基底不同化學特性的表面層，這樣就實現(xiàn)了合金配制。 無論是使用激光直接熔化還是使用激光表面合金配制，總之，采用激光處理技術的目的就是要形成一個非晶形（表）層或玻璃質(zhì)（表）層，這種處理方法稱激光拋光。在硅、鈀銅硅合金、以及鐵鎳磷硼合金中形成玻璃質(zhì)層較容易，而在金屬和其它合金中則困難的多。 例如，激光拋光可促進非晶形化，但對硼化的鐵和工具鋼進行激光拋光，研究結(jié)果并無提供產(chǎn)生非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的證據(jù)。顯然，在已熔化表層和未熔化基底晶體結(jié)構(gòu)的界面上很容易發(fā)生晶相的成核作用。不管怎樣，激光表面合金配制的工具鋼的表層硬度非常高(2,100 HV)，含有很精細的硼化物顆粒。有時侯，會發(fā)生破裂和多孔現(xiàn)象。 M42高速工具鋼激光表面熔化時在表面微型結(jié)構(gòu)上會產(chǎn)生巨大的變化。M42鋼通常包含1%的碳[C]、8%的鈷[Co]、1.5%的鎢[W]、1.1%的釩[V]、3.75%的鉻[Cr]和9.5 %的鉬[Mo]，并且由于形成碳化物的成分含量高，因此加工形成的大部分微型結(jié)構(gòu)是粗糙的一次碳化物（結(jié)構(gòu)）。 激光束表面改性技術在更多種（微型）結(jié)構(gòu)上的應用前景將更加廣闊。 總結(jié) 本文回顧了激光束和電子束技術在鐵合金表面改性上的應用。 除了激光和電子束加熱方法外，還有許多更新的表面改性處理技術正應用在鐵合金上。等離子體滲氮、機械零件激光硬化及刃具和模具的PVD（物理氣相沉積）涂層似是目前應用最廣的方法。它們應用在電子行業(yè)的同時，還首先應用在高價值、關鍵性機械零件上。這樣，更高的質(zhì)量及改進的性能才是使用更高技術所增加成本的最合理結(jié)果。 激光束表面改性技術在更多種（微型）結(jié)構(gòu)上的應用前景將更加廣闊。為使應用效果最好、技術成本最低，開始時就應該將構(gòu)造和材料的設計及具體某個部件的生產(chǎn)程序加以集中考慮。