45#钢具有良好的综合力学性能,不仅强度高、塑性和韧性优良,其价格也十分低廉,因此被广泛的应用于各种零件和工程构件中。但在某些特殊的工作环境中,其耐磨性和耐腐蚀性的不足限制了它的应用。一般情况下,通过调质加表面淬火、渗碳或渗氮等热处理方法可以显著提高表面耐磨性。但其不耐蚀的问题仍未得到有效的解决。本文采用激光熔覆的方法在45#钢表面制备AISI431（马氏体不锈钢）涂层,通过单因素变量法研究了工艺参数对熔覆层成形尺寸和结晶形态的影响,并通过正交试验确定了优化的工艺参数,阐明了工艺参数对不锈钢熔覆层组织和性能的影响。本文首先研究了工艺参数对熔覆层几何尺寸、稀释率、截面上结晶形态和平均硬度的影响规律,试验结果表明:当激光功率由1800W逐步增加到2600W,熔覆层的宽度增加了21%,熔覆层的高度增加了30%,基材对熔覆层的稀释率由5.5%增加到14.64%,熔覆层截面上平面晶所占面积比大多在3%左右,胞状晶和柱状树枝晶的占比由最大值43%逐步减小至22%,等轴树枝晶占比由最小值54%增加至最大值75%,熔覆层截面平均硬度由561HV降低至518HV;当扫描速度由1mm/s逐步增加到4mm/s,熔覆层的宽度减小了约16%,熔覆层的高度降低了58%,基材对熔覆层的稀释率由10.02%降低至7.89%,熔覆层截面平均硬度由495HV逐步增加到541HV。在扫描速度由1mm/s增加到3mm/s的过程中,熔覆层截面上平面晶的占比变化不大,胞状晶和柱状树枝晶的占比降低了约30%,等轴树枝晶的占比增加了约28%。当送粉电压由18V逐步增加到33V时,熔覆层的宽度在6000μm左右波动无明显的变化规律,熔覆层的高度增加了43%,基材对熔覆层的稀释率由10.71%逐步降低至4.71%,熔覆层截面平均硬度由497HV逐步增加至553HV。当送粉电压18V增加到33V时,熔覆层截面上平面晶占比变化不大,胞状晶和柱状树枝晶增加约48%,等轴树枝晶减少约26%。为得到成形美观、无缺陷且满足宽度为6mm和高度为1mm的熔覆层,在单因素变量法的研究基础上设计了正交试验,得到优化的熔覆工艺为激光功率2300W、扫描速度3mm/s、送粉电压23V,此时熔覆层宽度为6009.94μm、高度为1107.37μm且外表成型美观、无缺陷。利用X射线衍射仪分析最佳工艺参数下的熔覆层的物相,结果表明:熔覆层主要由马氏体和铁素体组成,还有少量的奥氏体,没有碳化物和硼化物。分别采用电化学工作站和万能摩擦磨损试验机表征最佳工艺参数下的熔覆层的耐蚀性能和耐磨性能。试验结果表明:熔覆层的自蚀电位为-0.17V高于基材的-0.56V,熔覆层的自蚀电流为2.493×10-6A/cm2小于基材的9.57×10-5 A/cm2,因此熔覆层的耐蚀性能显著高于45#钢基材。在稳定磨损阶段熔覆层的摩擦系数最低为0.30,基材的摩擦系数约为0.55。试验前后,基材的熔覆层的失重分别为6.15mg、2.41mg。因此,熔覆层的耐磨性显著优于基材。