钴基合金由于其优异的机械性能、耐腐蚀性及热稳定性,在航空、核电、水利及生物材料等方面获得了广泛的应用。特别是在工业应用中,其服役环境决定了钴基合金经常在长时间高温和高应力下工作。为了确保设备运行的安全性,对钴基合金高温下的组织和性能稳定性的预测和评估显得尤为重要,目前的相关报道较少。本文使用等离子弧方法在304不锈钢表面堆焊了三层总厚度为12 mm的Stellite 6钴基合金,并在焊后施加700℃×（0～1000 h）的热时效处理,采用光镜、扫描电镜（SEM）、X射线衍射（XRD）、电子背散射衍射（EBSD）和透射电镜（TEM）等表征手段对焊态和热时效态的熔覆层室温组织进行表征分析;对熔覆层室温/700℃下的硬度和摩擦磨损行为进行探究,并分析其磨损程度、磨损机理和微观组织间的联系;此外,使用基于热力学、第一性原理和蒙特卡洛的多尺度方法对层错与溶质原子间相互作用关系（铃木效应）进行建模和模拟,定性和定量分析溶质原子对铃木效应形成的影响,为微观组织演变提供理论解释。研究结果表明,Stellite 6合金的焊态组织主要由γ-Co基体和网状共晶组织构成。经历热时效处理后,基体中γ-Co逐渐转变为ε-Co相（也称为马氏体转变）,并且伴随着层错的出现、晶内细小碳化物的析出和枝晶间共晶碳化物的分解,晶内部分碳化物在铃木效应的作用下偏向于层错处析出。马氏体转变与碳化物的析出存在一定关系,马氏体等温转变动力学计算结果和试验值基本吻合。另外,由于ε-Co的生成和碳化物总量的升高,Stellite 6合金的室温/高温硬度均随热时效时间的延长而提升,并且碳化物对于性能提升起主要作用,第一性原理模拟结果也证实了这一结论。随着时效时间的增加,Stellite 6的高温耐磨损性不断提高,磨损机制从粘着磨损逐渐转变为磨粒磨损,其耐磨损性的提高主要是受硬度提升、氧化层的及时移除以及弥散分布M7C3碳化物的阻碍等共同作用导致的。多尺度模拟结果表明,层错对Cr原子存在吸引作用,对Fe、W及C元素存在排斥作用,相互作用能与层错区域原子之间化学键的形成和湮灭有直接关系。溶质原子逐渐向层错处偏聚,并且逐渐在层错周边团簇形成M23C6型碳化物,转变量与等温时间大致呈“S”曲线关系,团簇量与层错密度之间存在正比关系。此外,碳原子与金属原子间存在强相互作用力,使得体系平衡时层错周围的金属元素偏聚行为并不明显。上述模拟结果与试验结果均相符。