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核电应急柴油机凸轮轴是控制柴油机气门开启和闭合的构件,一般由强韧性较好的12CrNi2钢锻造后机械加工制备而成。激光增材制造技术具有精确成形和高性能成形的优点,采用该技术制造凸轮轴与传统工艺相比具有巨大的优势。本文研究了激光增材制造12CrNi2钢的成形工艺,对成形件的组织特征和拉伸性能进行了分析测试,此外还对成形件的后热处理工艺和表层WCp/Fe复合强化进行了研究。本实验研究了激光功率、扫描速度和送粉量对单道沉积层几何特征的影响,在单道基础上发现搭接率40%能获得表面平整的单层多道沉积层。激光+5mm离焦、粉末0离焦时,多层多道沉积过程不稳定,等离子体周期性剧烈波动,无法获得成形良好的块体件。激光-5mm离焦、粉末0离焦时,沉积过程稳定,得到了成形良好的块体件。在载气流量15L/min时,块体件中存在大量的未熔合缺陷,采用载气流量5L/min的优化工艺参数得到了成形良好、无未熔合缺陷的块体件和薄壁件。采用SEM,TEM和XRD等手段对块体件的组织演变过程进行分析,并与薄壁件组织进行对比。单层单道和单层多道沉积层由于其冷却速度快,得到的均为低碳板条马氏体。块体件存在一定的热积累效应导致冷却速度减慢,从底部到顶部组织依次为:回火马氏体+板条贝氏体+少量铁素体、粒状贝氏体+铁素体+少量回火马氏体、马氏体+板条贝氏体。块体件的重熔热作用使其晶粒尺寸显著小于单层单道和单层多道沉积层晶粒。由于薄壁件存在严重的热积累效应,冷却速度较块体件进一步减慢,其从底部到顶部组织依次为:板条贝氏体+回火马氏体+少量铁素体、铁素体+碳化物团簇+少量贝氏体、铁素体+碳化物团簇、马氏体+板条贝氏体。对薄壁件不同方向和块体件的拉伸性能进行测试。块体件抗拉强度达到915MPa,由于晶粒细小延伸率高达17.7%。薄壁件拉伸性能存在各向异性,X-Z和X-Y方向抗拉强度相当,但其延伸率显著低于X-Y方向。由于组织的显著差异,薄壁件抗拉强度（685MPa）显著低于块体件（915MPa）,但延伸率（28.5%）要高于块体件（17.7%）。经淬火后材料拉伸性能的差异性消除,回火后强度下降,延伸率有所提高。薄壁件经淬火500℃回火1h后抗拉强度显著提升。对12CrNi2钢沉积工艺参数优化后得到了成形良好WCp/Fe复合材料沉积层,20%、30%、40%、50%（wt.%）WC加入量复合材料沉积层中均有大量的纵向贯穿裂纹,10%WC加入量复合材料沉积层无纵向贯穿裂纹。表层复合材料沉积过程WC与Fe发生反应部分分解,XRD和EDS结果表明得到的主要为Fe3W3C和Fe6W6C相。由于脆硬相的生成以及C、W元素在Fe中的固溶,10%WC加入量复合材料沉积层显微硬度提高至587.4HV,与12CrNi2钢相比提高了89.4%,同一条件磨损量为12CrNi2钢的9.8%。