高速化是我国铁路未来发展的一个重要方向,高速容易导致轮轨的加剧磨损,影响铁路的快速发展。激光熔覆作为先进表面处理技术的一种,通过高能激光束照射熔覆材料使之和基体同时快速熔化,快速凝固,与基体形成良好的冶金结合,能明显改善材料的硬度、强度和耐磨性。本文以ER8车轮钢和钢轨钢为基体材料,熔覆材料是Ni60基合金粉末以及分别添加质量分数4%Mo,1%Y₂O₃,5%ZrO₂后的Ni60基熔覆材料为研究对象,利用激光器设备分别对4对车轮和钢轨试样进行圆周表面激光熔覆处理,得到四种Ni60基合金熔覆层的轮轨试样,研究四种熔覆层的组织结构、硬度和耐磨性。对实验结果的分析,熔覆层主要由熔覆区、结合区和热影响区三个区域构成,其中熔覆区的组织性能最好。熔覆层组织主要由树枝晶、粒状和棒状的胞晶结构、粗大的树枝晶和平面晶组成。对硬度的测量分析,发现熔覆处理后车轮和钢轨的表面硬度提高了大约一倍。在轮轨试样的剖面上,熔覆区的硬度最高,而基体硬度最低。熔覆区硬度的提高是因为熔覆过程中存在固溶强化、晶粒细化和熔覆层组织中含有碳化物等硬质相。对磨损量和摩擦系数的分析,发现经过激光熔覆处理后试样磨损量比未经过激光熔覆处理明显减少,激光熔覆处理后摩擦系数减小,这归因于激光熔覆后熔覆层硬度、强度和韧性都得到提高,试样的耐磨性提高。