导读： 数控技术自20世纪中期出现以来，获得了长足发展。为适应机加工更高的技术要求，数控机床的转速已高达每分钟几十万转。
数控技术自20世纪中期出现以来，获得了长足发展。为适应机加工更高的技术要求，数控机床的转速已高达每分钟几十万转。数控机床的大功率、高转速给主轴的设计、生产带来了新问题。传统的高频淬火、主轴整体淬火、局部渗碳等方法只能满足10000r/min的转速要求，而现在数控机床主轴转速提高了几十倍，传统的方法由于受到生产周期长、设备要求高、消耗电能多、不环保、工件变形大等缺点的限制，已不能满足机床主轴高转速的要求。因此，寻找一种机床主轴新的表面热处理方法已成为一个重要课题。
与传统热处理方法相比，可满足上述数控机床主轴的新要求。本文以主轴常用材料40Cr为实验材料，研究处理对其组织和性能的影响。
选择安阳莱必钛机械有限公司生产的电主轴，该电主轴材料为40Cr，调质处理，主轴转速8～10万转/min。最后安装轴承处及主要表面性能要求：52～56HRC，σb=980MPa，σs=780MPa，δs≥9％，ψ>45％，A>7J·mm-2；并随机附带4个φ80mm×20mm试样，两端磨平。
一般钢铁材料对常用10.6μm波长激光吸收率很低，仅为30％左右，因此在实际使用进行热处理前，分别在主轴和试样上涂一层特别的涂料，以增加其对激光的吸收。
用安阳睿愚有限公司5kW的CO2横流式对试样进行激光热处理，其输出功率(P)为1800～20000W，扫描速度为5mm/s，机床转速为30r/min，扫描宽度为2～3.5mm。
在HV-150A显微硬度计上进行表面淬火层显微硬度测试，通过光学显微镜(OM)对试样进行金相组织观察，并对淬硬层深度和宽度进行测量。
2实验结果与分析
2.1激光淬火层的组织及硬度
激光热处理后的组织如图1所示，其淬火硬化层分为三层。第一层为完全淬硬层。由极细马氏体加少量残余奥氏体组成1，这一层与激光的作用时间最长，加热温度最高，加之原始调质组织成分比较均匀，为较理想的金相组织；第二层为过渡层，该层加热温度处于Ac～Ac3，温度梯度小，作用时间短，铁素体向奥氏体转变和渗碳体溶解不均匀，冷却后形成马氏体+铁素体+渗碳体混合组织；第三层为原始组织的高温回火层。
图1 激光处理后主轴表面显微组织