高锰钢由于具有高的加工硬化性,被广泛应用于各种摩擦磨损环境中,但由于高锰钢在初期使用时表面没有加工硬化以及在低应力载荷下加工硬化不显著,导致其耐磨性较差,因此需要提高高锰钢在初期使用时的摩擦磨损性能。激光冲击强化作为一种表面改性新技术,广泛应用于金属构件的表面改性处理,可以使材料表层塑性变形发生加工硬化,从而提高材料的强度、硬度以及耐磨性。本文以高锰钢作为研究对象,通过对高锰钢表面进行激光冲击处理,研究了不同激光冲击参数对高锰钢表面完整性、摩擦磨损性能及拉伸性能的影响,同时探究了不同激光冲击次数下高锰钢的加工硬化机制,实现了改善高锰钢初期耐磨性的目的。本文的主要研究结果如下:(1)对高锰钢进行了不同激光冲击能量和冲击次数的强化处理,测量了冲击前后其显微硬度和表面粗糙度的变化,结果表明,高锰钢的表面显微硬度和硬化层深度均随激光冲击能量和冲击次数的增加而增加;激光冲击引起的表面凹凸结构增加了表面粗糙度;激光冲击前后试样摩擦磨损试验结果表明,随着激光冲击能量和冲击次数的增加,相同加载载荷下,摩擦系数和比磨损率均呈减小的趋势,主要磨损机制由氧化磨损和剥层磨损转变为磨粒磨损为主。其中,7J冲击1次和5J冲击3次试样的表面完整性与摩擦磨损性能之间有较好的平衡性,表现出较高耐磨性;不同加载载荷下,随着载荷的增大,激光冲击前后试样的摩擦系数均逐渐减小,比磨损率呈增大的趋势,激光冲击试样的主要磨损机制由磨粒磨损转变为磨粒磨损和轻微剥层磨损为主。(2)对激光冲击前后高锰钢试样进行室温拉伸试验,结果表明,增大激光冲击能量和增加冲击次数都可以提高材料的抗拉强度和屈服强度,而对断面延伸率的影响比较小。激光冲击前试样的拉伸断口为塑性沿晶、准解理和韧窝的混合断裂模式,随着激光冲击能量和冲击次数的增加,激光冲击影响区域深度增大,在影响区域内韧窝数量增多,断裂模式转变为韧窝断裂为主。(3)研究了不同激光冲击次数下高锰钢的表面微观组织演变规律,结果表明,高锰钢经过激光冲击后并未产生形变诱发的马氏体相,表层晶粒明显细化。激光冲击1次时,表层加工硬化组织中出现了大量的位错和位错缠结;激光冲击2次时,高锰钢内部出现变形带和少量孪晶,这些变形带相互平行和孪晶将基体分割成不同的区域阻碍位错运动;激光冲击3次时,高锰钢内部出现大量孪晶,位错结构堆叠在一起形成亚晶界,与孪晶相互作用细化晶粒。激光冲击强化高锰钢的加工硬化机理主要为位错机制和形变孪晶机制。