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冶金热轧辊是钢材生产的重要工具,是决定钢材质量的重要消耗性部件,但是其工作条件较为严苛,在使用过程中容易出现辊面开裂、变形等问题。而激光合金化作为一种高效环保的表面强化技术,其最大的优点是可以制备致密的冶金结合涂层,从而改善基体的使用性能。本文使用激光合金化技术在球墨铸铁热轧辊基体表面制备了铁基、镍基和钴基三种合金化层,并通过在合金化过程中改变激光扫描速度来制备不同成分的合金化层,系统地研究了扫描速度的变化对合金化层微观组织、物相、硬度以及磨损性能的影响。研究结果如下:1.Fe基合金化层主要由γ-Fe固溶体、Fe5C2、Fe3C相组成,且随着扫描速度的增加,γ-Fe含量下降,Fe3C相含量上升。Ni基合金化层主要由NiCx、γ-Ni和Fe3C相组成。随着扫描速度的增加,γ-Ni相含量下降,NiCx相的含量上升。而Co基合金化层主要由CoCx、γ-Co和Fe3C相组成,且随着扫描速度增加,γ-Co相含量下降,CoCx相含量上升。2.合金化层微观组织主要由γ相树枝晶和共晶碳化物组成,添加的粉末成分不同,其获得的主要固溶体组织不同,且合金化层上部组织要明显比其底部组织更加细小。对于三种不同粉末制备出的合金化层,随着扫描速度的提高,其组织都均变得更加细小。3.三种粉末体系制备的合金化层其显微硬度都比基体硬度增加2.53倍,且随着激光扫描速度的增大,合金化层显微硬度先呈现上升的趋势。而当激光扫描速度由900 mm/min上升至1350 mm/min后,合金化层显微硬度则会一定程度的下降。激光扫描速度为1350 mm/min时合金化层显微硬度相比扫描速度600 mm/min硬度高。4.Fe基合金化层中,扫描速度从600 mm/min增加到900 mm/min时,其常温耐磨性能降低,扫描速度从900 mm/min增加到1350 mm/min时,常温耐磨性能提高。Ni基合金化层中,随着扫描速度增大,由于试样表面裂纹增多,导致常温磨损性能下降。Co基合金化层中,随着扫描速度的增加其耐磨性先降低后增加,且在扫描速度为1350 mm/min时,其常温耐磨性能最好。5.Fe基合金化层中,随着扫描速度的增加其高温耐磨性逐渐提高,在扫描速度为1350 mm/min时磨损率最低。Ni基合金化层中,随着扫描速度的增加,其高温耐磨性先降低后增加,磨损率在扫描速度为600 mm/min时最低。Co基合金化层中,随着扫描速度的增加其高温耐磨性能先降低后增加,磨损率在扫描速度为1350 mm/min时最低。三种不同成分的合金化层磨损机制均为以磨粒磨损为主,同时还有氧化磨损和疲劳磨损。