本文采用大功率的TJ-HL-T5000型CO2激光器和小功率的SW-500型Nd:YAG固体脉冲激光器,分别对铁基合金火焰热喷焊层和热喷涂层进行重熔处理,并选择经激光重熔的热喷焊层进行不同工艺的后续时效处理。利用VHX-900型数码显微镜、金相显微镜、扫描电镜、透射电镜和X射线衍射仪等分析手段,分别对铁基合金热喷焊层和热喷涂层的组织结构特征进行了观察和分析,重点研究了热喷焊层经不同工艺参数CO2激光重熔和进一步后续时效处理后的组织性能变化以及强化机制,并对不同处理态热喷焊层的硬度、耐磨性、耐腐蚀性和抗热震性进行了测定及对比分析研究;其次还初步探索研究了铁基合金火焰热喷涂层,经不同工艺参数脉冲激光重熔后的组织结构特征和相关性能。对Q345钢表面铁基合金火焰热喷涂层和热喷焊层的分析研究表明,热喷涂层不但厚度较薄,组织疏松,缺陷较多,而且热喷涂层与母材是一种机械结合;热喷焊层相对较厚,但其组织粗大、不均匀,而且喷焊层内仍存在少量的气孔、夹杂等缺陷。热喷焊层与母材是一种冶金结合。对铁基合金脉冲激光重熔热喷涂层和CO2激光重熔热喷焊层组织特征的分析研究表明,经脉冲激光重熔后的热喷涂层组织不但得到极大的细化,而且与基体之间呈冶金结合。脉冲激光重熔层的组织主要由细小的柱状树枝晶和等轴晶组成。在相同工艺条件下,脉冲宽度或脉冲频率越小,激光重熔层的晶粒组织均越细小。经CO2激光重熔处理后热喷焊层组织主要由细小的柱状枝晶组织和枝晶间弥散分布的共晶组织及极其细小的硬质相组成,其组织也得到明显的改善和细化,同时热喷焊层中气孔、夹杂等缺陷得到基本消除。对不同CO2激光重熔工艺参数下铁基合金重熔热喷焊层熔深、搭接率、组织以及硬度和耐磨性的变化规律的研究表明,在相同工艺条件下,激光功率由2.0 kW增大到2.5kW时,重熔热喷焊层的熔深和搭接率均逐渐增加,其组织也逐渐粗化,但硬度和耐磨性均逐渐增大;在相同工艺条件下,激光扫描速度由100 mm·min-1提高到300 mm·min-1时,重熔热喷焊层的熔深和搭接率均逐渐减小,其组织也逐渐变细,但重熔喷焊层的硬度逐渐升高,其耐磨性表现为先升高后有所降低。同样对不同脉冲激光重熔工艺参数下铁基合金重熔热喷涂层硬度和耐磨性的变化规律的研究表明,在相同工艺条件下,随着脉冲宽度或脉冲频率的减小,激光重熔层的硬度和耐磨性能均增大,并且脉冲宽度对重熔层表面性能影响更大。对铁基合金重熔热喷焊层的后续时效处理试验结果表明,在时效时间(6 h)一定的条件下,时效温度由300℃升高到700℃时,重熔热喷焊层柱状晶的内部枝晶大量断开,碳化物硬质相逐渐聚集长大,同时枝晶间共晶组织在其内部也形成了大量的碳化物相。随着时效温度的不断提高,重熔热喷焊层的表面硬度逐渐提高,当时效温度超过500℃后,其硬度却呈直线下降趋势;在时效温度(500℃)一定的条件下,时效时间由6 h延长到48 h时,重熔热喷焊层内靠近共晶组织的柱状枝晶逐渐断开,并且沿着原来枝晶的位置形成少量的碳化物,同时共晶组织也有少量的颗粒状碳化物形成。经长时间时效处理后,重熔热喷焊层仍保持较高的硬度。对铁基合金热喷焊层的耐腐蚀性试验结果表明,在相同试验条件下,铁基合金热喷焊层的耐腐蚀性最差,经激光重熔处理后其耐腐性得到较大幅度的提高;而经6 h时效处理后重熔热喷焊层的耐腐蚀性有略微降低,但经长时时效处理后重熔热喷焊层的耐腐蚀性下降趋势较为明显。对铁基合金热喷焊层的抗热震性能试验结果表明,在相同试验条件下,不同处理态铁基合金热喷焊层,在500℃时均具有较好的抗热震性,而在800℃时铁基合金重熔热喷焊层的抗热震性能最好,时效态重熔热喷焊层次之,原始热喷焊层最差。