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激光热处理技术在工业加工领域的应用一般包含激光切割、激光熔覆、激光表面改性、激光软化等。一些硬度大、脆性高的金属材料采用传统的热处理方式加工时难度较大,激光热处理技术可以很好解决这一难点,且加工效果好。在激光热处理金属材料这一领域中,研究其温度场分布对于激光热处理过程中激光参数的设定具有非常重要的指导意义。本文针对求解激光热处理316L不锈钢材料的温度场建立三维仿真模型,以热传导理论为基础,分别基于Mathematica软件采用半解析法和基于ANSYS Workbench平台采用有限元法对长方体工件模型在激光作用下稳态温度场和圆形薄板模型在激光作用下瞬态温度场进行求解,并得到了连续激光作用于长方体材料稳态温度场的一般表达式。在此基础上,改变激光热处理工艺参数,分析了各种工艺参数对于温度场的影响情况。论文研究结果表明:(1)当连续激光作用长方体316L不锈钢工件时,分析其温度场的分布可知:在激光作用的中心点处温度最高,与中心点之间距离越大,温度越低;在一定范围内,激光作用时间足够长(足以使得温度场达到稳态),激光功率越高、光斑半径越小,316L不锈钢工件的温度越高。(2)当连续激光作用圆形薄板316L不锈钢工件时,瞬态温度场分布情况为:激光作用中心点处温升最高且与周围温度差最大,径向和轴向上与中心点距离越大,温度越低,温度降低的速率也会减小,温升较大的区域几乎与激光作用的范围相符;光斑半径不变,激光功率密度越大,激光作用中心点的温度越高;激光功率密度不变,光斑效应对作用中心点的温升影响不大,但对周围升温效果影响较大。(3)当脉冲激光作用圆形薄板316L不锈钢工件时,激光作用中心最高点温度随激光作用时间增加呈锯齿状上升,沿径向温度呈现为高斯型分布;t=0.7s时刻的温度比t=0.8s时刻最高温度高;沿轴向t=0.7s时刻比t=0.8s时刻激光作用面与背面的温度差高。研究结果对于连续激光作用316L不锈钢材料时选择合适的加工工艺参数提供理论基础,同时对于激光热处理316L不锈钢激光工艺参数的选取提供参考。