针对提高球墨铸铁热轧辊使用寿命的迫切需要,以及传统大面积激光合金化容易在轧辊表面形成贯穿性裂纹的缺点,采用离散强化的概念,在三种不同材质的球墨铸铁表面,进行了激光点状合金化处理方案优选的系统实验研究。与未经激光处理的球墨铸铁试块进行热疲劳对比试验,对热疲劳试验前后试块的热疲劳裂纹和组织进行分析检测。设计了应用于输出脉冲激光的斩波器。实验表明,激光点状合金化处理时,激冷态球墨铸铁表面的合金化层成形差,产生贯穿合金化层的裂纹;而在适当的工艺参数下,珠光体基体球墨铸铁和调质态球墨铸铁上均得到了成形较好无裂纹的合金化点。激光点状合金化获得的合金化区内是共晶介稳组织或者接近共晶的亚共晶介稳组织,热影响区内组织发生了转变,依奥氏体化温度和冷却速度不同依次形成过热区、完全淬火区和非完全淬火区,非完全淬火区内珠光体显著细化。合金化层硬度最高可达HV0.2900左右,热影响区硬度也比基体硬度得到较大提高。热疲劳试验结果表明,调质态球墨铸铁抗热疲劳性能最好,热疲劳试验后表面基本没有发现热疲劳裂纹,经过激光点状合金化处理后,热疲劳裂纹主要产生在合金化区域内,但裂纹被热影响区阻滞不能扩展到基体;珠光体基体球墨铸铁热疲劳性能次之,热疲劳试验后表面分布着大量网状的裂纹,经过激光点状合金化处理的试块热疲劳试验后,表面裂纹的数量、密度远低于未经处理的试块。合金化区域内也会产生裂纹,但是受到热影响区的阻滞不能与基体裂纹相互连通。研究表明,热影响区内特殊的显微组织特性是阻滞热疲劳裂纹萌生和扩展的主要原因。热影响区内残余奥氏体具有良好的韧性,板条状马氏体和细片状珠光体具有良好的强度和韧性,同时马氏体自身的压应力状态使得裂纹在热影响区内萌生和扩展受到阻滞,迫使疲劳热裂纹沿原奥氏体晶界曲折扩展。这种曲折的扩展形式极大的消耗了裂纹扩展的能量。