高强马氏体钢具有良好的综合力学性能,广泛应用于服役环境恶劣的重载、高温零部件。零部件在服役过程中易产生磨损、裂纹等局部缺陷,影响服役的稳定性,对非严重损坏的零部件进行高质量修复具有重要的意义。激光熔覆修复技术具有能量密度高、凝固组织细密以及可实现精准修复等优点,但修复过程中产生的残余拉应力会引起零件的变形甚至开裂,降低疲劳寿命,严重影响零件修复的可靠性。针对上述问题,本文通过调整钢的化学成分,降低马氏体相变温度,利用马氏体相变在低温进行时产生的体积膨胀来降低熔覆层内部的残余应力水平,研究不同相变温度和残余应力状态的熔覆层凝固过程及晶体生长机理,在残余应力降低的基础上,对马氏体钢进行模拟修复和修复性能测试。根据合金元素对马氏体相变的影响规律进行低温相变合金的成分设计,制备了多种相变温度的粉末进行激光熔覆沉积和残余应力测试。研究了C、Cr、Ni三种元素影响熔覆层残余应力的成分窗口。当碳含量为0.1%（wt.%）,Cr、Ni质量分数之和为9%～18%时,熔覆层内可形成残余压应力。总结了马氏体相变温度（Ms）对熔覆层残余应力的影响规律。当Ms在250℃～360℃之间时,熔覆层内可形成残余压应力。利用金相显微镜、扫描电镜对不同相变温度和残余应力状态的熔覆层微观组织进行了分析。1Fe9Cr7Ni熔覆层内马氏体相变进行得不完全,室温组织中保留着清晰的原奥氏体枝晶边界,相组成为板条马氏体、碳铬化合物以及残余奥氏体。相对而言,1Fe4Cr2Ni熔覆层马氏体相变进行得更完全,室温组织主要为板条马氏体和少量针状马氏体。利用EBSD研究了熔覆层内部的晶体取向、晶粒尺寸以及微区形变。结果表明,1Fe4Cr2Ni熔覆层内晶粒取向随机分布,而1Fe9Cr7Ni熔覆层沿沉积方向存在明显的织构特征,两种熔覆层的马氏体平均晶粒尺寸分别为1.48μm、1.51μm。1Fe4Cr2Ni熔覆层内的不均匀形变量更大,表明残余应力更大,与用盲孔法测试得的结果相符。通过对QP980钢进行模拟修复,研究了在约束条件下激光熔覆修复马氏体钢的工艺过程以及修复区域残余应力的演化规律。结果表明,低温下产生的相变应力可大幅降低修复区域的残余应力。在修复区域残余应力降低的基础上,对修复试样的力学性能进行了测试。修复试样和母材的强度分别为1073 MPa、1026MPa,延伸率分别为19.9%、15.5%,修复试样的断裂发生在母材区域,表明修复试样的强度并不低于母材强度。修复区域的硬度为42.6HRC,高于母材34.1HRC的硬度,但热影响区的硬度为32.3HRC。