利用IPG YLS-6000型光纤激光器和摆动焊接头对Q235钢进行了线性焊接和摆动焊接试验,对比分析了两种焊接接头的显微组织及力学性能。结果表明:激光束摆动焊接较线性焊接可显著增加焊缝宽度(1.34 mm→1.60 mm);两种焊接接头各微区的显微组织相同,焊缝组织为板条马氏体、板条贝氏体和晶界铁素体,热影响区的完全奥氏体化区主要为铁素体和板条马氏体,不完全奥氏体化区则为晶粒尺寸不均匀的铁素体和珠光体;摆动焊接接头的整体硬度高于母材,焊缝纵向抗拉强度约为母材的1.74倍,延伸率仅为母材的66.7%,冲击韧度可达母材的90%左右,与线性焊接接头具有相同的力学性能。摆动焊接可以有效降低激光焊接对组对间隙的要求,且对焊接接头的硬度、强度和韧性无不利影响。

激光除锈技术是一种新型、绿色环保的除锈方法。对一些在极易生锈的工作环境中的低碳钢构件，采用激光除锈技术代替传统除锈方法，有广阔的发展前景。激光除锈技术主要利用辐射在锈蚀表面的激光能量高、脉冲短的特点，使锈蚀温度很快达到熔点以上。但在除锈的同时，会有部分激光透过锈蚀层直接与金属基底作用，以及辐射在锈蚀表面的激光也会通过热传导将部分能量传递到金属基底表面。本文采用实验分析手段，对金属基底表面的微观组织、力学性能、硬度等进行对比研究。结果表明，所采用的激光除锈工艺在获得良好的除锈效果情况下，对金属基底没有造成损伤，对金属基底表面性能没有产生显著影响.

异种材料焊接是使零部件具有多功能的有效途径, 但材料性能差异导致焊接接头效果不佳。采用300 W的Nd∶YAG脉冲激光器, 对低碳钢和奥氏体钢进行激光焊接, 研究了激光焊接接头的微观组织、显微硬度及拉伸性能的变化规律, 探讨了微观组织与力学性能之间的本质关系。结果表明, 低碳钢的微观组织是铁素体+马氏体, 奥氏体钢的微观组织是具有孪晶结构的奥氏体。低碳钢-低碳钢焊接接头焊缝区显微组织是板条马氏体, 热影响区组织是马氏体+铁素体, 焊缝区硬度是母材的1.85倍, 拉伸断裂位置位于母材; 奥氏体钢-奥氏体钢焊接接头焊缝区的显微组织是等轴状和柱状奥氏体, 无明显的热影响区, 焊缝区硬度与母材持平, 拉伸断裂位置位于焊缝, 焊接过程中孪晶的消失使奥氏体钢塑性明显降低; 低碳钢-奥氏体钢的焊接接头焊缝区显微组织与奥氏体钢自身焊接组织一致, 仅在低碳钢一侧存在明显热影响区, 焊缝硬度高于奥氏体钢母材而与低碳钢母材持平, 拉伸断裂位置位于奥氏体钢母材; 三种焊接接头拉伸断裂方式均为韧性断裂。

采用1 kW Nd∶YAG激光器焊接2 mm厚H62黄铜和20#钢管材。聚焦激光作用在接头黄铜一侧形成深熔焊接熔池,熔化的黄铜浸润碳钢界面形成接头。因此,在焊缝的黄铜一侧为深熔焊,碳钢一侧为钎焊,这一方法称为激光深熔钎焊(LPB)。采用光学显微镜、扫描电镜(SEM)和X射线能谱分析(EDS)对焊缝成形和接头界面进行观察,发现黄铜母材与焊缝界面是正常的激光深熔焊特征,同时碳钢母材与焊缝的界面形成了良好的冶金结合,相互作用区的宽度约为3 μm。显微硬度结果表明焊缝硬度值高于黄铜母材。经爆破实验测试,断裂发生在黄铜一侧,表明H62黄铜-20#钢激光深熔钎焊接头力学性能满足工业使用要求。

在盐溶液中，利用激光对20#钢表面进行渗碳、渗硅和相变硬化相结合，实现了在对低碳钢表面化学渗碳、渗硅的同时，完成激光表面淬火处理。研究表明，20#钢在盐溶液中激光渗碳、渗硅后，可将材料表面的碳、硅含量增加2倍；渗层具有一定厚度，主要由马氏体和贝氏体组成，试样表面的硬度提高到原试样的2.5～3倍，耐磨性可达到处理前的4～7.5倍。在浓度为10%的H2SO4溶液中，静态腐蚀240 h后的实验表明，20#钢在经过激光渗硅化学热处理后， 抗腐蚀能力可提高40%左右。