CN1517449A

CN1517449A - 激光能量控制下的表面处理方法及用该方法处理的零件

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Publication number: CN1517449A
Application number: CNA031028187A
Authority: CN
Inventors: 江王; 王江
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-01-16
Filing date: 2003-01-16
Publication date: 2004-08-04

Abstract

一种激光能量控制下的表面处理方法，以碳化钨为主体镍为粘结剂制成的外加合金材料，控制激光源的辐射量以扫描基材是碳钢的被处理零件表面同时加入该外加合金材料，使在该零件表面形成一个合金层及其以下的一个合金层的支撑。这种方法作表面处理的零件是柴油机用的活塞头。该方法还包括表面作黑化处理，控制的激光源扫描零件表面，使产生奥氏体转变滞后现象的硬化层。该零件可以是内燃机气缸套。该方法还包括有配制纳米碳化钨粉的合金涂层，预热该被处理零件，激光扫描涂覆层等步骤。该方法处理的零件可以是内燃机用的曲轴。

Description

激光能量控制下的表面处理方法及用该方法处理的零件

发明领域

本发明涉及激光的熔融技术，尤其是采用能量控制下的激光对铁系合金金属表面处理的方法及用该方法处理的内燃机零件。

发明背景技术

机械零件的表面处理技术中，包括采用激光方法。例如在CN 1151447的发明专利中公开了一种使合金基体在表面处理中改性的激光方法。不过它是在惰性气体保护下进行的。

在CN 1258323的发明专利中公开了一种表面处理方法，也是用到激光形成机件表面的金属陶瓷涂层。然而对于内燃机中的一些零件，例如柴油机活塞头，工作时受气缸内高温高压燃气作用，承受很大的机械应力和热应力。活塞头上的活塞环槽与活塞环组成摩擦副，在燃气作用下处于半干摩擦状态，一旦磨损严重就会使活塞环槽磨成喇叭口状，导致密封失效，而功率大幅下降，甚至无法正常工作。气阀和阀座是船用柴油机的重要组件，直接与高温燃气接触，特别是排气阀还受到废气的腐蚀高速冲刷，与阀座的冲击和磨损，最高温度可达650-800℃，承受较大的热应力，交变机械应力和冲击负荷，造成腐蚀和磨损。一旦腐蚀磨损严重，会使气阀阀盘和阀座的接触不良，加剧磨损，使柴油机不能正常工作。还有船用主机气缸套，尺寸较大，最大直径为900mm。工作时受紧固力和气缸内高温高压燃气作用，承受很大的机械应力和热应力。气缸套与活塞头上的活塞环组成摩擦副，在燃气作用下，活塞组在气缸套内高速往复运动，使之产生强烈的摩擦和磨损，处于半干摩擦状态，一旦磨损严重就会在气缸套和活塞环之间形成间隙，导致密封失效，燃气下冲使功率大幅度下降。曲轴也是船用柴油机的最重要部件之一。作用是把各气缸所作的功汇集后以回转运动的形式输出。船用柴油机曲轴主要失效是轴颈的磨损。一旦不正常磨损产生，就会使曲轴轴线失准，柴油机就不能正常工作。因磨损造成轴线准直性破坏的曲轴常采用堆焊耐磨、耐冲击合金的方法修复。堆焊时输入的热量会使曲轴的综合力学性能下降，也会造成热变形，焊后加工也困难，甚至无法修复。目前磨损失效的气阀、阀座的修复都采用堆焊耐磨合金的方法，其中阀盘、阀座的堆焊材料是司太立合金，非常昂贵，且堆焊后型面经加工其用料的40-60％变成了切屑。堆焊时输入的热量也会使修补件综合力学性能下降。因此，存在一种能有效降低成本的金属基体的表面处理方法，特别是对大型零件的表面处理方法以及大型零件被磨损表面修复用的表面处理方法的需求。

发明概述

本发明的目的是克服上述现有技术中的不足，提供一种有效的表面处理方法以及这种方法处理的零件。上述目的是通过下列方案实现的。一种激光能量控制下的表面处理方法，其步骤为配制外加合金材料，其中以碳化钨为主体，以镍为粘结剂，制成以化学粘结预置方式的外加合金材料；和调整控制激光源的辐射能量，用以扫描基体材料通常是低碳钢和/或低合金钢的被处理零件的一个表面同时、加入上述配制好的外加合金材料，使在该被处理的零件表面形成一个以工件基材金属为溶剂，加入有合金元素、熔合在一起并迅速凝固在工件表面而形成一个合金层，而在该合金层以下为一个热影响区，其中在该激光作用过程中在该热影响区内的部分基体材料中也已发生了相变硬化以形成对该表面合金层的支撑。

该激光能量控制下的表面处理方法中该碳化钨的重量比一般为约50％至90％，镍为约10％至50％；而碳化钨的颗粒尺寸一般为20至150nm。

这种方法作表面处理的零件可以是以20CrMo钢为基体材料的柴油机用的活塞头，尤其是其中与活塞环相接触的至少一个活塞槽的一对环形侧表面。

一种激光能量控制下的表面处理方法包括以下步骤，在一个通常是由合金铸铁或合金结构钢为基体材料的被处理零件的表面作黑化处理，使降低其表面的反射率以提高表面对激光能量的利用率；再调整控制激光源的辐射能量，用以扫描该经过黑化处理的被处理零件表面，使被激光加工点处以约2,000-200,000℃/秒的速度快速加热到约800℃-1100℃，遂使处理表面区产生奥氏体转变滞后现象，并随后以约2,000℃/秒的速度淬火冷却，令经扫描后的表面形成由马氏体，渗碳体及少量莱氏体等金相组织组成的硬化层。

该激光能量控制下的表面处理方法中所述的黑化处理为采用Zn(H₂PO₄)₂处理该待加工表面，使经处理后的表面呈深褐色的绒状；而所述经淬火后的硬化层的深度一般为0.3至0.9毫米，宏观硬度一般为HRC50至HRC62；调整控制激光源的功率密度一般为10⁶-10¹²W/cm²。

该方法作表面处理的零件，可以是材质为铬钼铜合金铸铁的内燃机气缸套，尤其是该气缸套上的与活塞环相摩擦接触的表面部分。

一种激光能量控制下的表面处理方法，它包括以下步骤：配制合金涂层，其基本成分为一定量的纳米碳化钨粉的镍基自熔性合金粉末，按所需生成表面的机械性能调整该纳米碳化钨和镍粉用量的配比；将该配置好的合金涂层用介质涂覆到零件的欲处理表面区，该零件的基体材料一般是合金钢或优质碳钢；预热该被处理零件；和调整控制激光源的辐射能量，用以扫描涂覆有固化于零件欲处理表面区的所配制合金涂层，其中该被调整控制的激光源的辐射能量大于第二种方法中所用量而略低于第一种方法中的所需用量致使该合金涂层受激光辐射熔化，当熔池达到基体材料时受基体冷却而凝固，须继续加热让熔化带延伸向基体在一定深度上形成一种牢固的冶金形式的结合。

该方法作表面处理的零件，可以是以40号优质碳钢或40Cr合金钢为基体材料的内燃机用的曲轴，尤其是该零件上的构成滑动副的轴颈表面区域；还可以是一种船用柴油机中的气阀和阀座，尤其是它们的容易被磨损的表面部分。

本发明的各多特点提供了见增的零件机械特性，进而降低了总体制造成本和/或改进了零件质量。本领域内普通技术人员还可以明了本发明中的其他潜在的诸多优点。

附图说明

图1为按本发明方法作表面处理的零件，活塞的示意图。

图2为按本发明方法作表面处理的零件，气缸套的示意图。

图3图按本发明方法作表面处理的零件，曲轴的示意图。

图4为按本发明方法作表面处理的零件，气阀的示意图。

图5为按本发明方法作表面处理的零件，阀座的示意图。

现在以比以上概述更为详细的方式描述所述的表面处理方法及用该方法处理的零件。

然而，于细说本发明之先需予说明，不言而喻，本发明并不局限于所作描述的具体举例，它当然是可以作变化的。在不背离本发明的宗旨和范围对所述的本发明是可作出各种变化和以等同物替换的.另外，为实现本发明的目的，在其宗旨和范围内、为适应实际的情况，对材料，物质成分，加工，加工步骤可作诸多的修改。所有这些修改意欲包括在此所作的权利要求书的范围之内。还有，在此提及的数值范围，应理解为该范围和任何其他提到的上下限间的每一个插入值、或在所述范围内的插入值是被包含在本发明内的。提出在所述范围内任何特定例外限定时，可独自包括在较小范围内的这些较小范围的上下限也被包括在本发明内。另外，希望任何在此所措述的本发明各种可选择特点被单独地、或是以在此所述的任何一个或更多特点相结合的方式受到保护。

除非另有限定，在此所用的所有技术科技词汇应与本发明所属技术领域内普通技术人员所作通常的理解相同。虽然在此描述的那些方法和材料的类似者或等同物也可被用在按本发明的实践或试验之中，但现在描述的是优选的方法和材料。在此提及的所有现存主题(例如，专利，应用的设备)以其整体被列出以备参考。所提供的引用项目仅只是早于本发明申请的申请日之前的它们所作的公开。并不构成认可因先有发明的这种材料的占先所致本发明的不予授权。

现返回至本发明的一种激光能量控制下的表面处理方法，它包括以下步骤：配制外加合金材料。其中以碳化钨为主体，以镍为粘结剂以制成以化学粘结预置方式的外加合金材料。再调整控制激光源的辐射能量，用以扫描基体材料通常是低碳钢和/或低合金钢的被处理零件的一个表面同时、加入上述配制好的外加合金材料，使在该被处理的零件表面形成一个以工件基材金属为溶剂。加入有合金元素、熔合在一起并迅速凝固在工件表面而形成一个合金层，而在该合金层以下为一个热影响区。其中在该激光作用过程中在该热影响区内的部分基体材料中也已发生了相变硬化以形成对该表面合金层的支撑。

这里所描述的表面处理方法是一种激光合金化的方法，它是以工件表面金属为溶剂，外加合金元素，用激光加热快速熔合在一起并迅速凝固在工件表面形成合金层，合金层以下为热影响区，这个热影响区，在激光快速加热过程中也已发生相变硬化，并形成对表面合金层的支撑，可称之为支撑层。

本发明的激光能量控制下的表面处理方法中该碳化钨的重量比一般为约50％至90％，镍为约10％至50％；而碳化钨的颗粒尺寸一般为20至150nm。

一般而言，外加合金材料的配制是以碳化钨为主体，以镍为粘结剂，具体配方是纳米碳化钨约为50-90％、最好为52-85％；镍粉约为10-50％、最好15-48％。调整纳米碳化钨和镍粉的用量就可以得到适当的硬度和韧性，即镍粉的用量高，硬度下降，韧性提高。纳米碳化钨的用量高，硬度提高，韧性下降。碳化钨是应用最广范的碳化物，碳化钨在晶格结构上属间隙化合物，晶格常数为50nm左右，是体心立方晶格，碳化钨的熔点和硬度都很高，熔点2600℃，硬度HRC 93。是一种极难熔的高硬度物质，这是因为钨与碳的亲和力很强，亲和力越强，化合物越稳定，熔点和硬度也越高，但韧性不好。用韧性极好的Ni作粘结金属，一起熔于20CrMo基体内，就可以得到良好的综合性能，同时又具有优良的耐磨和耐冲击的性能。

通常碳化钨晶粒越细，耐磨性越好。本发明采用的碳化钨粒度一般不大于100nm，是纳米碳化钨。纳米碳化钨的颗粒尺寸与基体晶粒的晶格常数相当，属同一数量级，所以可均匀弥散分布于合金层，也可以成为合金层凝固时的结晶核心，使合金层晶粒细化。加上作为粘合金属的镍可以同基体合金完全互溶，有效地强化了合金层并可保持足够的韧性，所以合金层既耐磨又耐冲击。

碳化钨的晶格尺寸为50nm左右，一个纳米碳化钨颗粒中只有几个晶粒，单位质量的表面积很大，表面能很大，不稳定，表现出很高的活性，较低的温度就可使之熔化，会引起碳化钨熔点的下降，如果在激光合金化过程中碳化钨熔化，会使综合力学性能下降，所以纳米碳化钨的颗粒不是越小越好，还应控制纳米碳化钨颗粒尺寸的下限。本发明试验控制的下限是20nm。纳米碳化钨颗粒尺寸为约20-150nm，最好为52-110nm。业已发现纳米碳化钨颗粒尺寸在上述范围内可保证其在激光合金化过度中获得理想的熔点和硬度。

按本发明的方法作表面处理的零件，该零件一般是以20CrMo钢为基体材料的柴油机用的活塞头。尤其是该零件中与活塞环相接触的至少一个活塞槽的一对环形侧表面。

以下是一个工艺实例：

活塞头10(见图1)的直径为480毫米材料为20CrMo合金钢。采用5KW横流CO₂激光设备(型号：DL-HL-T5000)。扫描后得到的硬化层101和102的深度为0.6-0.8mm，硬度为HRC60。

本发明采用激光，是亚稳态较高能级上的原子、离子或分子受入射光子激发跃迁到低能级时辐射的光。它的相位、波长、频率和传播方向与入射光几乎完全一致，所以亮度、方向性、单色性和相干性极好，具有很小的发散角，可以聚焦到与波长相当的小斑点上。功率密度可达10⁷-10¹¹w/cm²，温度可达上万度(℃)可在瞬间(约10^-3秒)使任何坚硬的材料熔化或蒸发，同时通过改变聚焦光斑尺寸，功率和扫描速度等工艺参数对功率密度、加热温度进行准确的控制调整。因而激光不仅可用于打孔、切割和焊接，还可以用于按本发明的金属表面熔敷合金化和相变硬化等特殊的表面处理工艺。

采用本发明的激光技术和纳米技术结合的金属表面处理工艺，工件承受的输入热量少，对被加工零件几乎没有热影响，因而综合力学性能不受影响致使工作寿命提高，同时对环境无污染且施工周期短。

按本发明的另一种激光能量控制下的表面处理方法，其步骤是在一个通常是由合金铸铁或合金结构钢为基体材料的被处理零件的表面先作黑化处理，致使降低其表面的反射率以提高表面对激光能量的利用率。

再行调整控制激光源的辐射能量用以扫描该经过黑化处理的被处理零件表面。使在被激光所加工点处以约2,000-200,000℃/秒的速度快速地将被加工零件的局部表面区域热到约800℃-1100℃，遂使处理表面区产生奥氏体转变滞后现象，并随后以约2,000℃/秒的速度淬火冷却，令经扫描后的表面形成由马氏体，渗碳体及少量莱氏体等金相组织组成的硬化层。

该激光能量控制下的表面处理方法中所述的黑化处理，乃是采用，例如用Zn(H₂PO₄)₂来处理该待加工表面，使得经处理后的表面呈深褐色的绒状。而使经淬火后的硬化层的深度一般为0.3至0.9毫米，宏观硬度一般为HRC50至HRC62。被调整控制的激光源的功率密度一般为10⁶-10¹²W/cm²。

一种船用内燃机气缸套通常是用铬钼铜合金铸铁制造。这种合金铸铁有足够的强度，但硬度和耐磨性不足。为了延长气缸套的使用寿命，必需对内孔表面进行特殊处理，例如电火花淬火。电火花淬火是利用电触头和工件间的接触电阻，使工件表面加热，并借助工件其它部分冷却实现自冷淬火，但淬硬层较薄，只有0.2-0.25mm。显微组织是隐晶马氏体和少量莱氏体及残余奥氏体，金相组织和硬度的均匀性较差，对于这样处理过的气缸套使用寿命尚不理想。

本发明的这种激光能量控制下的表面处理方法，可对气缸套内孔表面进行淬火处理。由于激光加热速度极快，这种快速加热会产生奥氏体转变滞后现象，即加热到723℃时，铁素体还来不及转变为奥氏体，要加热到800℃左右才开始转变，比奥氏体转变温度提高了近80℃。这种高的转化温度可加快珠光体向奥氏体的转化及碳化物的溶解，尽管转变温度以上停留时间短，但珠光体晶粒均能完成碳扩散，成为均匀的奥氏体组织晶粒也来不及长大。

合金铸铁是亚共晶铸铁，欲淬火得到马氏体组织并消除残余的奥氏体，冷却速度必须大于1000℃/S。

本发明实践表明激光淬火的冷却速度可达2000℃/S，这使得其金相组织转变过程中来不及析出渗碳体，而形成碳在α铁中的过饱和固容体——马氏体。众所周知，马氏体的硬度甚高(HV＝600-650)。此时该表面区域内的主要成分是马氏体和硬度更高的碳化物，还有少量莱氏体。

马氏体是碳在铁中的过饱和固溶体，晶格发生畸变，硬度提高，含碳量越高硬度越高，碳化物即渗碳体，是具有复杂晶体结构的间隙化合物，硬度比马氏体还高，可达维氏硬度HV950-1050。莱氏体是按亚稳态转变时产生的共晶组织，是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物。由上述金相组织组成的硬化层宏观硬度可达HRC60。业已证明，具有这样处理过的零件表面抗耐磨性良好。

通常的金属表面对CO₂激光的反射率高达90％，所以要将待处理表面涂上一层吸光的涂层，来降低激光反射率。本发明采取磷化法，即用Zn(H₂PO₄)₂处理待淬火表面。经处理后的表面呈深褐色的绒状。它对CO₂激光的反射率可降低至20％左右。

以下是工艺实例：一个气缸套20(见图2)，直径为350毫米，材料为铬钼铜合金铸铁。被处理部位是气缸套的内孔表面201。所用的激光设备为5KW横流CO₂激光机(型号：DL-HL-T5000)。调制激光输出功率为1760W，其光斑直径为4毫米，以50mm/s的扫描速度呈螺旋线方式扫描气缸套的内孔表面201。其生成的经处理表面硬化层深度为0.6mm，硬度为HRC50-HRC55。

该方法作表面处理的零件可以是材质为铬钼铜合金铸铁的内燃机气缸套，尤其是该气缸套上的与活塞环相摩擦接触的表面部分。

该方法作表面处理的零件还可以是经合金化处理后的活塞头10(图1)，尤其其与活塞环侧面相接触的表面部分101，102。

再一种激光能量控制下的表面处理方法，它包括以下步骤：配制合金涂层。其基本成分为一定量的纳米碳化钨粉的镍基自熔性合金粉末。按照所需生成表面的机械性能来调整该纳米碳化钨和镍粉用量的配比。再将该配置好的合金涂层用介质、例如用水玻璃，调和后涂覆到零件的欲处理表面区。其中该零件的基体材料一般是合金钢或优质碳钢。然后，预热该被处理零件。再行调整控制激光源的辐射能量，用以扫描涂覆有固化于零件欲处理表面区的所配制合金涂层，其中该被调整控制的激光源的辐射能量大于上述第二种方法中的用量而略低于第一种方法中的所需用量致使该合金涂层受激光辐射熔化。当得熔池达到基体材料时会因受基体冷却而凝固，此时须继续加热让熔化带延伸向基体，使得在一定深度上形成一种牢固的冶金形式的结合。

按这种方法所作表面处理的零件，可以是以40号优质碳钢或40Cr合金钢为基体材料零件。例如，是一种内燃机用的曲轴30(见图3)，尤其是该零件上的构成滑动副的轴颈表面区域301。该方法作表面处理的零件，还可以是一种船用柴油机中的气阀40(见图4)和阀座50(图5)，尤其是它们的容易被磨损的表面部分401和501等。

曲轴是船用柴油机的最重要部件，作用是把各气缸所作的功汇集后以回转运动的形式输出。大部分的失效是轴颈的磨损，一旦不正常磨损产生，就会使曲轴轴线失准，柴油机就不能正常工作。

本发明的激光能量控制下的表面处理方法是采用激光熔敷工艺对曲轴已磨损的轴颈进行予置合金粉末激光熔敷。它采用激光束在轴颈表面熔敷一层高硬度高热稳定性的合金材料。在磨损轴颈表面予先涂敷合金粉末的工艺，合金涂层受激光辐射熔化，激光熔敷时熔化带伸向基体的深度越浅，对合金层的稀释越小，越可以保持熔敷层的高性能。

采用的合金粉末是加入一定量纳米碳化钨粉的镍基自熔性合金粉末，它熔点低，有良好的韧性和冲击性能，耐热性能，抗氧化性能，以及耐摩擦磨损等性能。合金粉末的主要成分为纳米碳化钨40-80％；镍粉20-60％。调整纳米碳化钨和镍粉的用量就可以得到适当的硬度和韧性，即镍粉的用量高，硬度下降，韧性提高。纳米碳化钨的用量高，硬度提高，韧性下降。碳化钨是应用最广范的碳化物，碳化钨是间隙化合物，晶格常数为50nm左右，是体心立方晶格，碳化钨的熔点为2600℃而硬度为HRC 93，是一种极难熔的高硬度物质。因为钨与碳的亲和力很强，亲和力越强，化合物越稳定，熔点和硬度也越高，但韧性不好。用韧性好的Ni作为粘结金属，一起熔敷于基体表面，就可得良好的综合力学性能，同时又具有好的耐磨和耐冲击性能。通常碳化钨晶粒越细，耐磨性越好。本专利采用的碳化钨粒度不大于150nm，是纳米碳化钨。

纳米碳化钨的颗粒尺寸与基本晶粒的晶格常数相当，属同一数量级，可以均匀弥散分布于合金层，也可以成为合金层凝固时的结晶核心，使合金层晶粒细化。加上作为粘合金属的镍可以同基体合金完全互溶，有效地强化了合金层并可保持足够的韧性，所以合金层既耐磨又耐冲击。

碳化钨的晶格尺寸为50nm左右，一个纳米碳化钨颗粒中只有几个晶粒，单位质量的表面积很大，表面能很大，不稳定，表现出很高的活性，较低的温度就可使之熔化，会引起碳化钨熔点的下降，如果在激光合金化过程中碳化钨熔化，会使综合力学性能下降，所以纳米碳化钨的颗粒不是越小越好，还应控制纳米碳化钨颗粒尺寸的下限。

采用激光熔敷的特点是基体材料受热层薄，热影响少，与合金层的冶金结合强度高，因而熔敷过程中合金的稀释率低，合金层能够保持高性能。基材与合金层的热胀系数通常是不一样的，所以处理过程中工件要进行预热。

工艺实例：被处理零件是一种柴油机曲轴30(图3)。采用激光设备为5KW横流CO₂激光机(型号：DL-HL-T5000)，调整激光功率为2000W使光斑直径为4mm，采用扫描速度为8mm/s。经扫描后的被处理表面301的熔敷厚度为1mm，而熔敷层硬度为HRC55。

虽然本发明已经参照以单个示例，可选择的结合各种特点作了描述，但本发明不局限于所作的这些描述。本发明不受在此提供的所注释的、或以举例方式的描绘所限。不难理解，本发明的范围只由后附的权利要求书中的原文所规定。

Claims

1、一种激光能量控制下的表面处理方法，其特征为它包括以下步骤：

配制外加合金材料，其中以碳化钨为主体，以镍为粘结剂，制成以化学粘结预置方式的外加合金材料；和

调整控制激光源的辐射能量，用以扫描基体材料通常是低碳钢和/或低合金钢的被处理零件的一个表面同时、加入上述配制好的外加合金材料，使在该被处理的零件表面形成一个以工件基材金属为溶剂，加入有合金元素、熔合在一起并迅速凝固在工件表面而形成一个合金层，而在该合金层以下为一个热影响区，其中在该激光作用过程中在该热影响区内的部分基体材料中也已发生了相变硬化以形成对该表面合金层的支撑。

2、根据权利要求1的激光能量控制下的表面处理方法，其特征在于其中该碳化钨的重量比一般为约50％至90％，镍为约10％至50％；而碳化钨的颗粒尺寸一般为20至150nm。

3、一种按权利要求1或2的方法作表面处理的零件，其特征在于该零件是以20CrMo钢为基体材料的柴油机用的活塞头(10)，尤其是其中与活塞环相接触的至少一个活塞槽的一对环形侧表面(101，102)。

4、一种激光能量控制下的表面处理方法，其特征为它包括以下步骤：

在一个通常是由合金铸铁或合金结构钢为基体材料的被处理零件的表面作黑化处理，使降低其表面的反射率以提高表面对激光能量的利用率；和

调整控制激光源的辐射能量，用以扫描该经过黑化处理的被处理零件表面，使被激光加工点处以约2,000-200,000℃/秒的速度快速加热到约800℃-1100℃，遂使处理表面区产生奥氏体转变滞后现象，并随后以约2000℃/秒的速度淬火冷却，令经扫描后的表面形成由马氏体，渗碳体及少量莱氏体等金相组织组成的硬化层。

5、根据权利要求4的激光能量控制下的表面处理方法，其特征在于其中所述的黑化处理为采用Zn(H₂PO₄)₂处理该待加工表面，使经处理后的表面呈深褐色的绒状；而所述经淬火后的硬化层的深度一般为0.3至0.9毫米，宏观硬度一般为HRC50至HRC62；调整控制激光源的功率密度一般为10⁶-10¹²W/cm²。

6、一种按权利要求4或5的方法作表面处理的零件，其特征在于该零件是材质为铬钼铜合金铸铁的内燃机气缸套(20)，尤其是该气缸套上的与活塞环相摩擦接触的表面部分(201)。

7、一种激光能量控制下的表面处理方法，其特征为它包括以下步骤：

配制合金涂层，其基本成分为一定量的纳米碳化钨粉的镍基自熔性合金粉末，按所需生成表面的机械性能调整该纳米碳化钨和镍粉用量的配比；

将该配置好的合金涂层用介质涂覆到零件的欲处理表面区，该零件的基体材料一般是合金钢或优质碳钢；

预热该被处理零件；和

调整控制激光源的辐射能量，用以扫描涂覆有固化于零件欲处理表面区的所配制合金涂层，其中该被调整控制的激光源的辐射能量大于权利要求4中所用量而略低于权利要求1中的所需用量致使该合金涂层受激光辐射熔化，当熔池达到基体材料时受基体冷却而凝固，须继续加热让熔化带延伸向基体在一定深度上形成一种牢固的冶金形式的结合。

8、一种按权利要求7的方法作表面处理的零件，其特征在于该零件是以40号优质碳钢或40Cr合金钢为基体材料的内燃机用的曲轴(30)，尤其是该零件上的构成滑动副的轴颈表面区域(301)。

9、一种按权利要求7的方法作表面处理的零件，其特征在于该零件是一种船用柴油机中的气阀(40)和阀座(50)，尤其是它们的容易被磨损的表面部分(401和501)。