3  激光表面合金化技术修复失效轧辊的前景展望

据统计，2002年我国累计生产钢材21667万吨 [32]。通过修复轧辊再利用可增加直接经济效益约6亿元。另外轧辊修复后可以大大延长其在机时间，减少换辊次数和时间，减少频繁的轧辊事故，降低直接损失2～5倍的相关损失和间接损失。

激光表面改性技术普遍存在处理后材料表层存在裂纹等缺陷。合金化工艺参数、合金化层成分和基体均对合金化层裂纹有重要影响[33]。合金化层成分的设计应注意以下两点。

⑴添加具有高硬度、高强度、高刚度、低密度和优异的化学稳定特性，以及高温下优良的力学性能的复合碳化物陶瓷材料，以提高轧辊高温耐磨耐蚀性；

⑵由于纳米材料的小尺寸效应、表面与界面效应、量子尺寸效应等使其相对于非纳米尺寸的粒子熔点低、表面活性高、吸光性好等优点；并且纳米粒子在激光作用形成的熔池内能够快速均匀化，减少缺陷，降低裂纹敏感性，故合金化层涂料以纳米尺度存在更有利。

另外，由于工厂实际生产的复杂性，现场一般不对轧辊进行合金化前预热处理和后退火等处理。但宝钢梅山钢铁股份公司采用的多功能辊体堆焊装置已成功在该厂得到应用，效果很好，该装置也可在很多轧钢厂应用[34]。其他企业可以自行设计的类似配套设备对轧辊进行上述预处理和后处理后，对降低裂纹亦有益处。可综合考虑多方面因素决定其必要性。

由于激光表面合金化处理轧辊速度快，效率高，成本低，质量好、无污染；伴随着可以有效减少涂层裂纹的纳米涂层、梯度涂层等多种合金化涂层的不断出现，激光表面合金化技术在修复轧辊中以及未来的热处理行业中将会有更大的发展。

将激光的热作用和金属材料的表面改性结合起来的“激光局部强化法”，可实现对零部件应力集中部位的改性[35～37]；采用原位气体合金化技术对钛合金可实现气体氮化[38]，用激光合金化方法原位反应可合成金属间化合物#p#分页标题#e#[39]；应用激光快速熔凝技术，可大幅度提高引进汽油机凸轮轴的使用性能[40]。这些成果是激光技术在诸多领域得到成功应用的范例。最近，对国内外热轧板材、线材、棒材等大多数钢材热轧中广泛采用的无限冷硬合金铸铁轧辊进行表面处理的初步研究结果表明，在优化的工艺参数条件下，利用高功率激光器对预涂于轧辊表面的纳米碳化物陶瓷粉末扫描后，可以得到显微硬度为1160HV(约71HRC)、厚度为0.45mm的合金化层，该技术有望应用于轧辊的修复。

4 结束语

如何修复失效轧辊，一直是轧辊制造业面临的重大问题。在现有的各种轧辊修复表面技术中激光表面合金化技术以其各种优越性在轧辊修复中拥有广泛的市场前景。其处理轧辊可以大大提高。