42CrMo钢作为拉矫辊的原材料,具有良好的淬透性、强度以及韧性。但没有经过热处理的42CrMo钢硬度、耐磨性以及抗疲劳性较差,且钢体内常出现气孔及裂纹,组织内化学成分不均匀,成分偏析严重,氧化物含量大等缺陷,都会导致拉矫辊过早失效。因此,对42CrMo钢进行激光熔凝改性优化,改善组织和性能缺陷。然而,仅经过激光熔凝处理的熔凝层仍不够完善,会出现表层碳及化合物的烧损,成分偏析导致的元素分布不均匀等情况。鉴于此,本研究引入电磁场、超声场,开展电磁/超声辅助激光熔凝研究,采用有限元仿真与实验研究相结合方法,探索电磁/超声辅助激光熔凝的熔凝层组织特征与力学性能,系统研究电磁/超声对激光熔凝的熔凝层组织与性能的改善效果,为提高42CrMo钢性能提供理论依据。42CrMo钢在经过激光熔凝处理后,基体上会形成三个区域:熔凝区、相变区、热影响区。熔凝区组织以马氏体为主和一些残余奥氏体加莱氏体,相变区以细小的条状马氏体和板状马氏体整合组织为主,热影响区主要是回火索氏体、珠光体以及大量的大块状碳化物。当采用P=1400w、v=5mm/s的工艺参数进行激光熔凝,能在基体上获得气孔少、硬度高且分布均匀的熔凝层,此时熔凝层内部组织细化程度高、马氏体含量多,且氧化物含量较少,碳及化合物扩散度好。通过有限元软件COMSOL对电磁辅助激光熔凝进行有限元仿真分析,分析基体中电场、磁场以及电磁力的分布,然后通过将计算出的电磁力与传热、层流进行耦合,得到电磁场对熔池流场、温度场的影响。模拟发现,添加电磁场会降低熔池的最高温度,但熔池的流速提高约了20%。然后对电磁辅助激光熔凝进行实验研究,结果发现,相同激光工艺参数下,添加电磁场的熔池面积增加、气孔数量减少、表面烧损现象明显缓解;力学性能上,硬度增加且分布更均匀、耐磨损性得到提升;熔凝层内部组织细化程度提高,成分偏析减少,氧化物含量也有所降低。通过COMSOL对超声辅助激光熔凝进行有限元仿真分析,对基体中声场以及声场对熔池的影响进行分析。模拟发现,声场声压梯度扩散形式与Marangon对流相仿,对熔池流动起推动作用,熔池流速提高了约50%,而熔池的最高温度有所降低。通过添加超声场辅助激光熔凝实验研究,发现相同激光功率下,超声场可以增加熔池面积、减少熔凝层气孔数量,提高熔凝层的整体硬度、耐磨损性,使熔凝层组织更加细密,成分偏析减少,尤其氧化物含量显著减少。本文对电磁场与超声场辅助激光熔凝进行了实验研究与有限元仿真分析,对熔凝层的微观组织与力学性能进行了研究,明确了外物理场对激光熔凝的熔凝层性能的改善效果,为外物理场辅助激光熔凝研究提供了参考和借鉴。