随着我国工业化发展,工程机械所面临的应用环境愈加复杂,因磨损、腐蚀所造成的材料及整个构件的失效屡见不鲜。因此,为满足工业发展的需求,对工件表面的性能改善成为了一项重要课题。本论文以贝氏体钢材料为基体,通过有限元模拟方法,对熔覆过程中温度场及工艺参数的关系进行了分析。根据模拟结果制定熔覆工艺参数,以第一性原理计算对熔覆层中碳化物结构进行了预测,并结合多种手段对熔覆层显微组织和耐磨耐蚀性能进行了表征。主要内容如下:根据表面耐磨耐蚀性能需求对熔覆粉末成分进行了选择,通过有限元模拟方式确定了熔覆过程中熔池温度变化规律。随着熔覆的进行熔池最高温度会持续上升数百摄氏度,熔池顶部升温、降温速度均远高于熔池底部,温度梯度随着里熔池底部距离增加而降低。并分析了激光功率W、扫描速度V对熔覆层最高温度及稀释率的影响。基于有限元模拟结果设计参数制备的熔覆试样具有较好的质量,其内部显微组织呈现变化规律与模拟结果相一致。通过第一性原理计算计算了几种可能出现在该粉末成分下的熔覆层内碳化物的最低形成能构型,分别为Fe4Cr3C3、Fe21Cr2C6、Nb0.75Mo0.25C。熔覆层组织中枝晶间区域主要为M7C3而枝晶区域主要为α。Cr元素在枝晶间区域发生了偏聚。实际观察结果表明熔覆层内M7C3与MC型碳化物成分与预测结果一致,第一性原理在一定程度上可以起到预测钢内析出碳化物结构的作用。熔覆试样硬度及耐磨性能均明显高于基体,这主要归功于其内部M7C3、M23C6等高硬度碳化物的存在。在耐蚀性能方面,熔覆试样可达到接近316L不锈钢的水平。由于Cr元素的偏聚,在腐蚀过程中熔覆试样优先在枝晶区域发生点蚀,点蚀坑内部呈现网状结构,这些网状结构可能是枝晶间区域未被腐蚀的碳化物所形成的。熔覆试样在抗电化学腐蚀方面表现出更低的电化学腐蚀速率。熔覆工艺参数与硬度、耐磨性能有着较大关联,而耐蚀性方面影响较弱。