灰铸铁由于其良好的铸造性能、切削加工性、减振性和耐磨性,被广泛应用于现代机械工业制造中,如机床床身、发动机缸体等,但是因为灰铸铁基体中的片状石墨结构,严重影响了灰铸铁本身的拉伸性能及腐蚀性能,从而限制了灰铸铁的进一步应用。因此,针对由于片状石墨引起的灰铸铁力学性能不佳问题,本文采用激光熔凝-激光冲击-石墨化退火(LSM-LSP-GA)复合强化技术对HT200灰铸铁进行表面改性,研究并分析不同参数下灰铸铁改性层微观结构、拉伸性能及腐蚀性能,由此阐明灰铸铁改性层相变机理、晶粒细化机理、石墨形貌演变机理及性能增强机理,得到如下主要结论:(1)采用XRD、SEM以及TEM对灰铸铁LSM-LSP-GA复合改性层进行微观组织检测,结果表明:经过LSM-LSP-GA复合改性实验,原始灰铸铁中的片状石墨逐渐向团絮状石墨转变,而基体组织的珠光体向铁素体转变。同时,试样改性层内出现大量位错结构,此类位错结构的生成与聚集使改性层晶粒内部出现大量亚晶界,将初始粗大晶粒分割形成新的细小晶粒。在GA过程中,碳从渗碳体析出并扩散,在晶界及位错缺陷处形核,演变为团絮状石墨。(2)开展了LSM-LSP-GA各阶段试样的室温拉伸实验,结果表明:灰铸铁经过复合改性实验后,抗拉强度由177.32 MPa增强到219.29 MPa,断裂延伸率由0.51%提高到1.38%。试样拉伸断口形貌均为准解理断口,主要特征为撕裂岭、河流花样和韧窝,拉伸断裂方式为以准解理断裂为主的脆性断裂。由于试样改性层内片状石墨转变为团絮状石墨,应力集中现象消失,减少了拉伸过程中裂纹源的产生,且试样改性层内亚晶界增多、组织细化,有效地阻碍了裂纹的生长与扩展,使得试样拉伸性能得到增强。(3)进行了LSM-LSP-GA各阶段试样的电化学腐蚀实验,结果表明:经过复合改性实验后,灰铸铁腐蚀性能得到明显改善,主要表现为动电位极化曲线的正移和阻抗谱回路的扩大。试样电化学腐蚀表面形态良好,点蚀坑尺寸减小。复合改性实验后灰铸铁表面形成致密的晶粒细化层,且层内存在耐蚀性能较强的团絮状石墨,试样腐蚀性能得到增强。