激光熔覆亦稱(chēng)激光包覆或激光熔敷，是一種新的表面改性技術(shù)。它通過(guò)在基材表面添加熔覆材料，并利用高能密度的激光束使之與基材表面薄層一起熔凝的方法，在基層表面形成與其為冶金結(jié)合的添料熔覆層。

　　激光熔覆是指以不同的添料方式在被熔覆基體表面上放置被選擇的涂層材料經(jīng)激光輻照使之和基體表面一薄層同時(shí)熔化，并快速凝固后形成稀釋度極低，與基體成冶金結(jié)合的表面涂層，顯著改善基層表面的耐磨、耐蝕、耐熱、抗氧化及電氣特性的工藝方法，從而達(dá)到表面改性或修復(fù)的目的，既滿(mǎn)足了對(duì)材料表面特定性能的要求，又節(jié)約了大量的貴重元素。

　　高錳鋼是世界各國(guó)通用的一種耐磨鋼，1882年第一次獲得奧氏體組織的高錳鋼，1883年英國(guó)人哈德菲爾德(R．A．Hadfield)取得了高錳鋼專(zhuān)利。這種奧氏體鋼具有加工硬化性質(zhì)，在沖擊或重力擠壓下，其表層發(fā)生加工硬化現(xiàn)象，硬度可達(dá)450～550HBW。這種高硬度的表層使鑄件具有良好的耐磨性，而鑄件內(nèi)部由于沒(méi)有經(jīng)過(guò)加工硬化，仍保持其原有的硬度和韌性。當(dāng)鑄件表面的工作層被磨掉一層后，顯露出來(lái)的一層又被加工硬化，而同樣獲得了高硬度。因此高錳鋼適用于在重力沖擊或擠壓的工作條件下經(jīng)受摩擦的零件。

　　高錳鋼在強(qiáng)沖擊磨料磨損條件下，有優(yōu)異的抗磨性能，故常用于礦山、建材、火電等機(jī)械設(shè)備中，制作耐磨件。鐵路道岔中高錳鋼轍岔鑄件就是利用其加工硬化特性制造的。但是高錳鋼轍叉在實(shí)際運(yùn)營(yíng)過(guò)程中，往往在受重載車(chē)輪強(qiáng)烈沖擊、碾壓而被加工硬化之前就受到不同程度的磨損，甚至發(fā)生龜裂剝落而失效，從而影響其使用壽命。這主要是因?yàn)楦咤i鋼轍叉的基體組織為奧氏體，在使用初期表面較軟，受到?jīng)_擊載荷時(shí)，金屬表面發(fā)生塑性變形，工況為低應(yīng)力條件時(shí)，來(lái)不及充分加工硬化而使其耐磨性不足，磨損快，使之使用壽命縮短。

       激光表面處理技術(shù)是在材料表面形成一定厚度的處理層，可以改善材料表面的力學(xué)性能、冶金性能和物理性能，從而提高零件、工件的耐磨、耐蝕及耐疲勞等一系列性能。因此，利用表面激光熔覆技術(shù)對(duì)高錳鋼試樣進(jìn)行不同工藝條件的表面強(qiáng)化處理，測(cè)試了表面硬度，并對(duì)其進(jìn)行了分析。

　　實(shí)驗(yàn)所用基體材料為高錳鋼ZGMn13，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%)為：1.1C，0.6Si，13.5Mn，≤0.05P，≤0.03S，余為Fe。將基體材料切割成Φ10mm×20mm的圓柱形試樣，將待熔覆面用水砂紙磨平，用超聲清洗器清洗干凈，供激光熔覆使用。熔覆材料分別選擇了Ni60、Ni60+10％SiC、Ni60+15％SiC、Ni60+20％SiC、納米碳化物陶瓷等幾種。

　　經(jīng)過(guò)表面激光熔覆處理的高錳鋼，表面硬度提高到基體的3～4倍；耐磨性大幅度提高，單位時(shí)間的磨損量?jī)H為未處理試件的12%。熔覆層的組織與基體組織存在明顯的差異，熔覆層組織以枝狀晶為主；在熔覆層內(nèi)，可以觀察到位錯(cuò)及細(xì)小析出相的存在；熔覆層與基體的過(guò)渡區(qū)內(nèi)存在局域非晶。