轧辊是轧钢设备中的关键零部件,轧辊在工作过程中受到巨大的挤压剪切应力作用,热轧辊还要同时经受高温氧化腐蚀的恶劣工况。轧辊表面在这种复杂的工况下极易产生磨损、裂纹、剥落等破坏形式,最终导致失效,轧辊的损伤失效不仅影响坯件的质量、降低企业的生产效率,更会增加钢材的生产成本。为了延长轧辊的使用寿命和节约生产成本,通常在损伤轧辊表面涂覆一层能够满足使用要求的高强度合金材料。本文利用激光熔覆的技术优势,自行设计两种高强度合金粉末,通过大量的实验分析,论证了两种合金粉末用于半钢轧辊再制造的可行性。主要研究内容如下:对本研究应用的大功率半导体激光器组成、参数及光源特性进行了分析,分析了轧辊的主要损伤失效形式,为轧辊的激光熔覆再制造奠定基础。利用ANSYS的APDL参数化程序对轧辊激光熔覆再制造过程进行了数值模拟,对熔覆过程中产生的温度场及应力场进行了研究分析,同时对冷却后产生的残余应力场进行了分析。从数值模拟角度论证了轧辊激光熔覆再制造的可行性。分析了140Cr Ni Mo半钢轧辊的元素组成及物理属性,根据已有的激光熔覆材料和工程实际经验,结合熔覆层合金粉末的设计原则设计出了两种高强度合金粉末。采用单一变量的实验方法,分别研究了熔覆工艺中的激光功率、扫描速度、送粉速度及搭接率对熔覆层质量的影响,优化了激光熔覆工艺参数,最终得出了一个较优的工艺参数。根据自行设计的高强度合金粉末及熔覆工艺,利用大功率半导体激光器对熔覆层进行了制备。通过显微硬度实验、冲击实验、摩擦磨损实验、常温拉伸实验及热模拟实验对两熔覆层的力学性能进行了测试分析,并对两熔覆层的断口形貌及金相组织进行了分析,从宏观及微观的角度得出了两熔覆层的综合性能,论证两种合金粉末用于140Cr Ni Mo半钢轧辊激光熔覆再制造的可行性。