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为了提高半钢轧辊的使用性能,延长其使用寿命,本文从材料合金化原理出发,设计了一种轧辊表面激光合金化的专用粉末材料。采用额定功率为5k W的快速横流CO2激光器对145Cr Ni Mo Ti Re半钢轧辊进行激光表面合金化处理,利用金相显微镜、扫描电子显微镜、X射线衍射仪、显微硬度计和磨损试验机等分析手段,对激光合金化层的组织与性能进行研究。同时研究了激光合金化试样经热循环处理后合金化层组织与残余应力。在最佳激光合金化的工艺参数条件下:功率P=2.3k W,扫描速度V=5mm/s,焦距f=320mm,搭接率为d=30%,合金化层组织从表面到基体可分为合金化区、过渡区、热影响区和基材四部分,合金化区上层为细小的等轴晶,中部主要为树枝晶和柱状晶混合组织,底部主要为树枝晶组织。合金化层除了基体相α-Fe外,还有（Fe,Cr）7C3、Mo C、WC、Fe2Ni等相以及具有尖晶石结构的Co2Ti O4等。在合金化粉末中掺杂CeO2可以明显改善合金化层的组织和性能,但对合金化层的相组成影响不大。当CeO2添加量在02.0wt.%变化时,随着CeO2含量的增加,合金化层组织逐渐变细,当CeO2含量在2.0wt.%时,合金化层组织最细,然而当CeO2含量大于2.0wt.%时,合金化层组织随着CeO2含量的增加而变粗大。CeO2添加量为2.0wt.%时,合金化层的显微硬度最高达到HV1108,是基材的2倍左右,比未添加CeO2的合金化层的硬度高出近300。CeO2的添加能提高耐磨性和抗高温氧化性,当CeO2添加量为2.0wt.%时合金化层具有最高的耐磨性以及抗高温氧化性,耐磨性是基材的4倍,未掺杂CeO2的3倍;抗高温氧化性是基材的3倍,未掺杂CeO2的2倍。热循环试验表明:随着热循环次数的增加,组织的氧化程度加大,并且存在着裂纹,未掺杂CeO2的组织率先出现裂纹,当掺杂的CeO2量在2.0wt.%时,组织没有出现裂纹,或是在有限次数内,它出现裂纹的时间最晚。试样中存在着以热应力为主的残余应力,残余应力的变化趋势是先降低后升高。当掺杂CeO2时,残余应力较未掺杂CeO2的有所降低,随着热循环次数的增加,CeO2含量为2.0wt.%时,残余应力值增加的趋势较为缓慢,比其他稀土含量的残余应力值低。