3Cr13马氏体不锈钢具有较好的强韧性以及中等的耐蚀性能,在石油、天然气行业的管道、涡轮叶片、阀门零件等领域具有广泛应用。但是由于其硬度不足,无法满足表面耐磨性的要求。因此,选用激光熔覆技术在3Cr13马氏体不锈钢表面制备含3%Y₂O₃中碳铁基耐磨耐蚀涂层,以期在较低成本下获得与基体呈良好冶金结合、热膨胀系数相近、稀释率低的高性能涂层,从而能够有效增加工程零件的使用寿命和应用范围。本文通过调整中碳铁基合金粉末中Cr元素含量,探究Cr元素含量对涂层组织与性能的影响;引入超声振动辅助激光熔覆改善细化枝晶组织;并通过不同热处理工艺以改善涂层组织和碳化物形态、尺寸以及分布,以期获得高硬度、耐磨损及耐腐蚀涂层。通过上述研究分析,取得如下成果与结论:1.利用激光熔覆技术在3Cr13马氏体不锈钢基体表面熔覆制备不同Cr元素含量（名义质量为11%¹7%）铁基合金涂层,分析Cr元素含量变化对涂层组织、硬度以及耐磨耐蚀性能的影响。熔覆层与基体冶金结合效果良好,熔覆层组织主要由马氏体、残余奥氏体及晶界合金碳化物共晶组织组成。碳化物类型主要为Fe₃C、M₅C₂、M₇C₃、M₂₃C₆。随着Cr含量增加,更容易形成高碳型碳化物,熔覆层中一次枝晶数量及长径比减小,共晶碳化物数量逐渐增多。当Cr含量为15%时,熔覆层平均显微硬度最高(678.41HV_0.2),较原始样提高了36.41HV_0.2。相比不锈钢基体,涂层耐磨性能明显提高。随着Cr含量的增加,虽熔覆层自腐蚀电位降低,但出现宽化的钝化区,点蚀电位增大,钝化能力增强,可见提高Cr含量可通过提高表面钝化能力而提高材料耐蚀性能。15%Cr含量时,钝化区最宽,点蚀电位最高,涂层耐蚀性能最佳。2.通过施加不同频率超声振动辅助激光熔覆,施加超声振动后对熔覆层物相组成影响不大,熔覆层组织仍由马氏体、残余奥氏体及晶界合金碳化物组成,但是涂层组织明显细化,气孔裂纹减少,熔覆层中一次枝晶减少,等轴晶增多。施加超声振动可以提高熔覆层平均显微硬度,超声频率20.2kHz时熔覆层显微硬度最高,为699.81HV_0.2;施加超声振动频率为20.2kHz时熔覆层摩擦系数降低,磨损量减少,磨损形式为磨粒磨损,磨痕较浅,显著提高熔覆层耐磨性能。相比未施加超声振动熔覆层耐蚀性能,施加超声振动后,熔覆层自腐蚀电位增大,维钝电流密度降低,钝化膜稳定性增加,熔覆层耐均匀腐蚀性能提升。当超声振动频率范围在19.8²0.2kHz时,熔覆层组织明显细化,硬度和耐磨性能也相应最优,耐蚀性能最好,熔覆层综合性能最佳。3.通过不同热处理工艺对熔覆层试样进行改性处理,在1050℃保温时间不同的情况下,熔覆层组织发生较大变化,热处理之后熔覆层组织转变为细小的针状马氏体组织,且枝晶熔断,熔覆层中出现颗粒状、短棒状、短杆状的析出物;经1050℃保温时间60min的熔覆层平均显微硬度最高,为718.1HV_0.2;经后续热处理的熔覆层自腐蚀电位增加,自腐蚀电流密度减小,且在30min时熔覆层维钝电流最低,点蚀电位最大,综合耐蚀性能最佳。可见,合理的后续热处理工艺是涂层表面改性的手段之一。