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17-4PH不锈钢具有高强度、高硬度以及良好的耐腐蚀性,广泛应用于透平叶片、航空航天、核废物桶等,其中某些复杂精密的关键核心部件,长期工作在恶劣环境下易导致局部损伤而引起整体失效,从而影响机械的工作效率及安全运行。本文以17-4PH不锈钢为基材,针对不同工作环境下零部件对综合力学性能的要求,研究激光固溶处理在17-4PH不锈钢上的应用,并分析激光固溶区的综合力学性能和组织。通过大量系统的工艺实验,发现随着激光功率的增大或扫描速度的减小,激光输入能量逐渐增加,17-4PH不锈钢激光固溶硬化层的深度和硬度呈上升趋势;黑化和预热对增加激光固溶硬化层深度都具有一定作用,但预热使不锈钢表面更容易熔化,熔池呈典型的抛物线状,且较高的预热温度导致时效后激光固溶层硬度下降;矩形光斑能量分布均匀,有利于高能量密度低速下的激光固溶。在此基础上,进一步对25×8mm激光矩形光斑的工艺参数进行探索,对17-4PH不锈钢采用了不同的激光固溶工艺,并测试了其力学性能。随着激光固溶程度的加深,17-4PH不锈钢激光固溶层整体综合力学性能有所提升,其中激光固溶硬化层的深度从0.89mm逐渐增加至2.83mm,最高维氏硬度从430HV上升至500HV,抗拉强度从基体的890MPa提升到激光固溶区的1300MPa,冲击韧性和延伸率有一定量的提高,而其摩擦磨损性能和传统固溶时效效果基本相同,综合力学性能完全达到甚至部分超过传统固溶时效的效果,满足激光固溶性能要求。最后,研究17-4PH不锈钢激光固溶硬化层的微观结构并分析其强化机理,结果显示:激光快速加热快速冷却的特性有利于高密度位错、空位等显微缺陷的形成,时效后析出的ε-Cu、NbC等第二相质点与高密度位错的交互作用使得位错运动能量增高,从而提升了硬化层硬度以及强度。另外,激光固溶时效后存在较多的残余奥氏体,适量残余奥氏体的存在有利于组织强韧性的提高。