电子束表面造型在近二十年快速发展,不同表面造型形貌应用于不同领域,可以显著增大工件表面的摩擦系数、提高材料表面的耐磨性以及增大表面面积加快散热等。304不锈钢由于其较好的耐腐蚀性、较大的热线性膨胀系数以及固溶状态无磁性等优点而得到广泛应用。基于有限元体积法建立了电子束集中下束单道造型的仿真模型,通过Fluent软件对304不锈钢电子束集中下束单道造型过程的温度场、流场及凝固结晶的变化规律进行仿真模拟。分析了单道造型的成型机理;并探讨工艺参数（下束功率、束源移速）对熔池流动情况、表面造型尺寸以及凝固结晶过程的影响;通过电子束单道造型试验,研究了工艺参数对造型尺寸、显微组织以及表面性能的影响规律,验证了仿真结果的合理性。研究结果表明:（一）、表面张力、Marangoni剪切力以及反冲压力对金属熔池的流动起驱动作用,造型尺寸受熔池内流动行为的影响。在600W～1200W的功率范围内,随下束功率的增大,熔池体积增大,熔池表面拖尾变长,熔池宽度增大、匙孔加深,各驱动力作用增强,熔池表面最大流速变快,进而致使表面造型峰值高度、宽度以及面积提升率呈线性增大;当下束功率为1200W时,造型尺寸最大,高度为205μm,宽度为2764μm。在10mm/s～15mm/s的移速范围内,随束源移速的增大,熔池体积减小,熔池表面拖尾变长,熔宽减小、熔深无明显变化,各驱动力作用略微减弱,熔池表面最大略微变慢,表面造型峰值宽度减小且高度无显著变化,但面积提升率增大;当移速为15mm/s时,造型尺寸最小,高度为251μm,宽度为2090μm。单道造型可用于改善换热性能,表面积提升率随着下束功率与束源移速的增大而增大,在1500W,15mm/s时达2.84%。（二）、显微组织主要由奥氏体与铁素体混合组成。随着造型区域水平宽度的减小与竖直深度的增大,G/R呈非线性减小且GR值呈非线性增大。显微组织的结晶形态由小孔区域至表层为:等轴晶→柱状枝晶→胞状枝晶;以及由边缘至中心为:柱状枝晶→细枝晶。下束功率与束源移速的增大对结晶趋势无明显影响。（三）、造型区域的显微硬度分布规律:造型中心＞造型边缘＞造型表层,且下束功率与束源移速的增大对造型的显微硬度影响较小,当功率为1500W、移速为15mm/s时,其造型中心、造型边缘与造型表层的硬度分别为母材的0.89倍、0.72倍与0.65倍,硬度主要受到晶粒尺寸的影响。表面造型区域的摩擦磨损测试结果表明,下束功率增大使造型区域摩擦系数与磨痕体积呈增大趋势,当功率增至1500W时与基体相近;束源移速的增大对摩擦系数与磨痕体积影响不显著。