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热锻模在服役过程中承受着交变应力和急热急冷的反复变化,容易出现磨损、热疲劳以及塑性变形等失效。采用等离子堆焊技术在热锻模表面制备了WC增强镍基覆层,可以有效地提高热锻模表面性能。在等离子堆焊过程中,由于快热快冷的特性,覆层内部存在很大的残余应力,容易造成覆层开裂;组织处于非平衡态。覆层内部较高的残余应力限制了其在工业上的应用。焊后热处理作为一种有效的手段能够调节组织和释放残余应力从而使得覆层获得优良的性能,提高覆层在服役过程中的寿命。本课题采用等离子堆焊技术在H13钢表面制备了Ni60覆层和Ni60/WC复合覆层,并对Ni60/WC复合覆层进行焊后热处理。采用金相显微镜、电子探针显微仪、X射线衍射仪以及显微硬度仪等测试方法对覆层的组织形貌、物相、显微硬度以及热疲劳性能进行了研究。实验结果表明,WC硬质相的添加使得Ni60/WC复合覆层裂纹敏感性增加,覆层底部出现裂纹;覆层中部富钨的硬质相和共晶相增多,枝晶得到细化,Ni60/WC复合覆层的平均硬度高于Ni60覆层。总体来说,WC硬质相的添加提高了Ni60覆层的硬度,改善了覆层的力学性能。覆层经退火处理工艺后消除了Ni60/WC复合覆层裂纹敏感性,WC分布得到改善。700℃退火后花瓣状枝晶得到细化,800℃退火后组织更为均匀。退火处理后热影响区组织得到明显改善。800℃退火后覆层硬度分布均匀,淬硬区消失,基体到覆层过渡处的硬度呈梯度上升,进而改善了基体与覆层之间的结合,提高了覆层的力学性能。覆层经调质处理工艺后消除了Ni60/WC覆层的裂纹敏感性,WC分布得到改善,覆层中有大量Cr5B3硬质相析出;覆层中部花瓣状枝晶形态消失,硼化物条状、块状组织形成;调质处理后覆层硬度升高,覆层到基体的显微硬度曲线过渡较为平稳,从而提高了覆层的力学性能。经过两百次热循环后,Ni60覆层和Ni60/WC复合覆层中均出现裂纹,WC硬质相周边出现裂纹,并向基体处扩展,基体和覆层均出现剥落现象。焊后热处理后,基体和热影响区处结合处无裂纹。WC硬质相周边处出现较多裂纹,其中800℃处理后覆层裂纹最少,800℃处理后的试样热疲劳性能最优。