作为高速列车的关键零部件,制动盘结构复杂,其芯部需要高强韧性,表面需耐磨性优良,我国制动盘制造技术储备薄弱,制动盘主要依赖进口。激光选区熔化沉积高铁制动盘是国内外的前沿领域研究新技术之一,常用的制造制动盘的材料为CrNiMo合金钢,由于其成分复杂,相变多样,利用激光选区熔化技术成形合金钢易出现变形开裂、控形控性困难等问题。因此,采用激光选区熔化成形技术,研究制备出无裂纹等缺陷的24CrNiMoY合金钢样品并对其组织演化机制和性能进行深入系统研究,不仅具有重要的科学研究意义,而且具有广泛实际应用价值。本实验采用FL-Dlight02-3000W型半导体激光器,通过选区熔化成形方法制备了不同层数和不同工艺参数块体24CrNiMoY合金钢样品。主要使用OM、SEM、TEM等对试样的组织结构演化行为进行了研究,利用Jmatpro软件模拟了不同冷却速率下24CrNiMoY合金钢非平衡相图,结合实验分析了相变热力学和动力学机制;通过万能材料试验机、摩擦磨损试验机等对试样性能进行了系统研究。实验结果表明:在优化激光沉积工艺参数下成功制备出了无裂纹、变形开裂的24CrNiMoY合金钢样品,样品上部组织主要为板条贝氏体、粒状贝氏体和铁素体,下部主要为粒状贝氏体和铁素体组织。板条贝氏体组织亚结构为板条状铁素体且其上分布着与铁素体片呈60°～70°角度的短棒状ε-碳化物,粒状贝氏体组织亚结构为等轴状铁素体。试样各组织与激光功率和激光扫描速率均为三次解析函数关系,且激光扫描速率对组织影响比激光功率大。相变热力学及动力学分析结果表明在合金钢成分一定时,马氏体和贝氏体相变主要受过冷度、冷却速率和温度等影响。根据峰值温度和环境温度将激光选区熔化合金钢复杂热历史简化为六类热循环,基于六类热循环和实验组织演化行为建立了激光选区熔化24CrNiMoY合金钢组织演化模型,发现由不同热循环类型和热循环不同频次组合后将会形成不同组织。随着激光功率和扫描速率增加,样品硬度致密度、硬度平均值、磨擦系数、屈服强度和抗拉强度均呈现出先增加后减小的趋势。在激光功率为1800 W,扫描速率为12 mm/s时成形的样品性能达到最优值,其致密度、平均硬度、磨擦系数、抗拉强度、屈服强度和延伸率分别为 98.9%,353 HV0.2,0.38,890 MPa,810 MPa 和 8.2%。