本文采用超音速火焰喷涂和超高频感应熔覆技术在17-4 PH不锈钢基体上制备了250μm厚度的WC-12Ni单层涂层、50μm和100μm厚度Ni60A界面层的WC-12Ni梯度涂层,在水介质中进行了不同载荷的冲击实验,并在有限元分析软件ABAQUS中进行了冲击数值模拟。通过表面形貌、金相组织和显微硬度等表征了涂层的特征特性,通过实验研究及数值分析从冲击变形和应力分布等方面分析了梯度涂层冲击载荷下的响应行为,研究结果表明:超音速火焰喷涂制备的WC-12Ni涂层硬度在10～11 GPa之间,Ni60A涂层硬度约为7.9 GPa,经过感应重熔后Ni60A熔覆层硬度约为8.4 GPa,基体17-4 PH不锈钢表面硬度在4.1～4.3 GPa之间,界面层的加入,在涂层与基体之间形成硬度梯度。单层WC-12Ni涂层在10 kN和15 kN载荷下表面均发生了开裂,截面上均出现了纵向扩展裂纹和界面扩展裂纹,冲击轮廓深度分别为0.717μm和0.848μm,冲击区孔隙率分别为2.31%和2.13%。界面层的加入可以减缓涂层表面在冲击载荷下的剥落,降低涂层冲击区孔隙率,界面层厚度为100μm时冲击区孔隙率降为1.4%左右。涂层冲击坑深度随着界面层厚度的增加而减小,添加100μm界面层后冲击轮廓深度降为0.4μm左右。经过感应重熔后,界面层与基体之间形成冶金结合,结合强度大大提高,提高了涂层的破坏阈值,100μm界面层试样在15 kN冲击下仅出现了界面微裂纹。在冲击过程中由于加工硬化及变形导致的接触应力降低,冲击坑在第一个加载周期基本形成,在试样未发生严重破坏的情况下,后续加载过程中变形量增幅很小。在10 kN载荷下,单涂层模型基体变形占比为7.3%,50μm和100μm界面层模型基体变形占比分别为5.6%和4.3%;在15 kN载荷下,单涂层模型基体变形占比为11.8%,50μm和100μm界面层模型基体变形占比分别为8.7%和8.0%。界面层厚度的增加有利于减少模型变形量,降低基体变形占比,缓解界面开裂现象。冲击过程中表面拉应力会导致表面裂纹的萌生,界面层厚度的增加可以降低表面拉应力,从而降低涂层表面开裂的风险。界面开裂主要是由于S12剪切应力过大,当界面剪切应力峰值大于涂层界面结合强度时,涂层会产生分层开裂现象,界面层的加入可以降低界面处的S12剪切应力,界面层与基体界面处的剪切应力随界面层厚度增加而减小。