H13（4Cr5MoSiV1）是国际上广泛使用的热作模具钢,它具有较高的热强度和硬度、高的耐磨性和韧性,以及较好的耐热疲劳性能,广泛应用于制造各种锻模、热挤压模,以及镁、铝及其合金的压铸模。热作模具在使用过程中承受着磨损、热疲劳、冲蚀、应力腐蚀、表面热焊合等物理、化学作用,因而其使用寿命较低。众所周知,模具的失效首先是从表面开始的,因此改善表面组织及性能可有效提高模具的使用寿命。H13钢表面激光熔覆是利用激光的高辐射、高亮度、高方向性、高单色性特点,使材料的表面性能得到提高,特别是材料的表面硬度、耐磨性、耐蚀性和耐高温性的改进,从而提高热作模具的使用寿命。实际生产中需要对产品进行大面积熔覆,但通常入射激光光斑直径较小,最简单易行的办法是通过激光扫描带间的相互搭接来满足要求。本文采用5kW横流CO₂激光器,通过多道搭接大面积熔覆在H13热作模具钢表面制备了Ni基、Co基合金熔覆层,利用光学显微镜（OM）、X-射线衍射仪（XRD）等手段分析了熔覆层的显微组织结构、相组成,观察了高温氧化后的组织形貌;借助HVS-1000A型数显显微硬度计对激光熔覆层的硬度进行了测量;利用磨损试验机对基体及熔覆层的磨损性能进行了研究。组织分析表明,激光熔覆Ni基、Co基合金熔覆层在组织结构上分为熔覆区、结合区和热影响区三部分。Co基熔覆层的显微组织为大体上垂直于界面生长的平面晶和胞状晶,向熔池中部过渡为多方向生长的树枝晶区,近表面为平行于激光扫描速度方向生长的细小枝晶区,熔覆层与基体之间实现了良好的冶金结合,具有较好的综合力学性能。Ni60A熔覆层的组织主要由Cr₂₃C₆、Ni2Si等强化相和过饱和固溶体γ（Ni-Fe）组成;Co50熔覆层的组织主要由（Cr-Fe）₇C₃等强化相和过饱和固溶体γ-Co组成;Co42熔覆层的组织主要由M₂₃C₆、CoC_X等碳化物强化相和少量过饱和固溶体γ-Co组成。激光熔覆层细小的组织使其具有较高的表面硬度。多道搭接熔覆后进行的显微硬度测量表明,Ni60A显微硬度在800HV0.2～900HV0.2之间;Co50显微硬度约为500HV0.2;Co42显微硬度约为475HV0.2;而H13钢基体的硬度约为450HV0.2,即硬度由高到低依次是Ni60A→Co50→Co42→H13。通过长时间高温氧化试验,发现Co基合金高温氧化后硬度并没有下降,即优于Ni基合金。在600℃的温度下长时间保温后Co基合金仍具有良好的热稳定性;从H13钢基体及Ni60A、Co50、Co42熔覆层在不同载荷下的磨损量可知,ΔM Co50>ΔM Co42>ΔM H13>ΔM Ni60A,即Ni60A熔覆层的耐磨性最好。压铸模具在使用过程中主要的失效形式是热疲劳、冲蚀、轻金属腐蚀、高温腐蚀、表面热焊合等,不追求过高的硬度。因此在H13压铸模具表面激光熔覆时应优先选用高温性能较好的Co基合金粉末。