随着技术的进步,车辆发动机向着小体积、高速度的方向发展,机械传动系统的负载逐渐提高,现有零件表面强化方法如渗碳淬火、高频淬火等工艺,已经无法满足工作需要,出现了磨损严重、使用寿命低的现象。激光熔覆技术可以在低成本基材表面获得性能优异(如高硬度、耐磨性、耐腐蚀等)的涂层。但随着载荷的继续增大,低厚度的熔覆层,在工作过程中也逐渐失去优势,高厚度、高硬度激光熔覆耐磨涂层的研究越来越迫切。本文研究了在20CrMnMo钢表面激光熔覆制备高厚度梯度耐磨涂层工艺。在熔覆过程中,采取逐层设计、逐层制备、逐层分析的方法来优化工艺参数,在试验过程中对各类熔覆层的宏观形貌、微观组织、显微硬度、磨损性能进行了测试与分析。试验结果表明：采用激光功率为800W,离焦量为10mm,送粉速率为4.75g/min,扫描速度为360mm/min,搭接率为30%的激光参数,在基体表面熔覆St6合金粉末,可以获得冶金结合良好的韧性底层；在底层上,不改变其它参数,提高送粉速率为6.45g/min,并熔覆St12B合金粉末,可以获得高厚度的过渡层。在过渡层之上采用底层参数,熔覆Co47+5%ω(WC)合金粉末,可以获得高硬度的耐磨层,其耐磨性能相对于渗碳淬火后的基体提高了300%。