合金钢作为机械制造业领域最常用的材料,具有良好的塑、韧性和优异的机械加工性能,被大量用于制造机械设备中的大型零部件。当合金钢机械零部件在复杂恶劣的工作环境下服役时,会受到应力不均、冷热交替等多种破坏而失效,这不仅会影响机械设备的工作精度,破坏其正常运转,严重时还会极大程度的影响机械制造产业的经济效益。合金钢机械零部件的失效通常是由其表面存在的各种缺陷引发的,故对其表面进行强化处理可以在减少缺陷的同时有效提高力学性能,进而延长它们的服役寿命,更大程度的提高经济效益。在众多表面强化处理方法当中,机械零部件制造与修复领域应用较为广泛的是:采用激光熔覆技术将金属基陶瓷粉末熔于基体表面,形成高质量的金属-陶瓷复合涂层。这种涂层巧妙地将金属材料优良力学性能与陶瓷材料的高硬度、高耐磨等优异性能进行了结合,使基材获得高结合强度的冶金涂层之余,表面耐磨性能也有效提高。但是,在合金钢耐磨性能提高的同时,其涂层部分的韧性会有所降低,这对提高合金钢零部件的使用寿命产生了负面作用。然而,梯度涂层不仅可以提高材料的整体力学性能,还可以解决由于涂层和基体材料之间的物理参数差异较大,造成的易在涂层出现孔洞、裂纹等问题。故而研究一种能提高材料整体力学性能的梯度涂层结构,对于机械零部件产业具有至关重要的意义。本文以机械制造业常用的40Cr合金钢为基体材料,选择WC作为涂层中的硬质强化相,采用激光熔覆技术,选用了合适的激光加工参数,在其表面分别制备了金属陶瓷梯度与非梯度涂层。揭示了熔覆层数量及陶瓷硬质相含量对合金钢的相组成、显微组织、显微硬度、摩擦性能、冲击性能及拉伸性能的影响。结果如下:（1）研究了Fe-WC梯度涂层中主要的相组成、显微硬度以及显微组织结构。涂层中主相组成为铁素体、Fe₃C、WC和W₂C。但由于各涂层的WC含量不同,其各物相的含量也不同,随着样品中WC含量的增加,硬度也随之增加,WC提高了熔覆层的显微硬度,在五层梯度涂层中,大量WC枝晶组织覆盖于材料表面,显微硬度提高了3倍。（2）揭示了Fe-WC梯度涂层对合金钢表面耐磨性的影响机制。单层涂层表面WC含量较少,聚集度低,且其熔覆层较浅,表面硬度提升效果不佳,且硬度提高的同时也降低了材料的韧性。非梯度涂层由于熔覆过程中热应力过大,且粉末大量的飞溅,熔于基体表面的WC较少,所得到的涂层质量较差。相比之下,在梯度涂层中,熔覆层中的WC含量呈梯度变化,有利于结合区及热影响区扩大,形成致密、覆盖面积广且分布均匀的WC颗粒,提高材料表面的耐磨性。（3）揭示了Fe-WC梯度涂层对合金钢力学性能的影响机理。五层梯度涂层与三层梯度涂层相比,其熔池较深,WC枝晶组织在涂层纵向呈梯度分布,分布较为均匀,且致密度较高。当受到横向或纵向载荷时,致密均匀的WC能够有效抑制裂纹的扩展,促使裂纹走向沿着WC晶界延伸,提高了材料的力学性能。