低合金高强度钢(High-strength Low-alloy Steel,HSLA)由于具有高强度、高韧性和低合金化的特点,作为一种高效节能材料,在船舶、高铁、桥梁等工程领域有广泛的应用前景。945钢是我国自主研发的一种HSLA钢,目前用于国内某些舰艇的建造。舰船的研发与维护对舰船用钢件提出了快速近净成形,以及损伤件快速修复的需求。激光熔化沉积(Laser Melting Deposition,LMD)技术是一种先进的金属增材制造(3D打印)技术,采用该技术进行945钢的制备,并开展相应的组织与力学性能研究可为相关舰船部件的近净成形与损伤修复提供重要的理论与技术支撑。本文采用600-1600 W的激光功率,利用激光熔化沉积技术制备了一系列945钢薄壁样品,然后选择综合力学性能最优的样品(800 W激光功率制备样品)进行热处理研究,以期望在不大量损失强度的情况下尽量提升塑性。对打印样品分别在550℃、600℃、650℃温度下进行了1小时的保温后随炉冷却的热处理。利用OM、SEM、EBSD、TEM、XRD、显微硬度计、拉伸试验机等对打印样品和热处理样品的组织与和力学性能进行了分析测试,重点研究了激光功率、热处理温度对945钢微观组织与力学性能的影响规律。针对变功率激光熔化沉积的945钢的研究发现,采用不同功率均能够成功制备致密度99.6%以上的样品。打印态样品组织包含板条贝氏体、残余奥氏体、块状铁素体和珠光体组织。当激光功率较低时,打印态组织主要包括板条贝氏体与残余奥氏体,随着激光功率的增加,残余奥氏体含量减少,出现块状铁素体和珠光体的混合组织。同时,原始奥氏体晶粒与贝氏体板条块都随着激光功率的增加而粗化,分别从150μm和2μm增加至1100μm和8μm。该组织的演变是由于不同激光功率下样品的受热历程变化导致。对于单个样品来说,激光熔化沉积过程中对已沉积部位的循环加热以及热累积使得使打印态样品呈现贝氏体板条组织。随着激光功率的增加,高功率制备样品的熔池冷却速率降低,同时已沉积部位在高温区停留时间增加,致使贝氏体组织粗化,甚至出现铁素体与珠光体的混合组织。力学性能测试结果表明,当激光功率为800 W时,制备的样件综合力学性能最优,其屈服强度为730 MPa,抗拉强度达920 MPa,延伸率为17.4%。总体来说,激光熔化沉积制备的样品屈服强度和抗拉强度远高于传统方式制备的样品,但塑性略有不足。对综合力学性能最优的800 W激光功率制备的样品进行550-650℃的热处理。热处理后,样品内部未观察到残余奥氏体,原残余奥氏体在保温过程中发生分解。金相观察显示贝氏体板条块界变模糊,贝氏体板条块尺寸相比于打印态有略微粗化。热处理后样品部分区域相比于热处理前有更深的衬度,推测可能是局部有渗碳体析出导致。TEM观察显示热处理后板条块内板条尺寸为503 nm,相比打印态板束尺寸(480nm)略微增加。现有TEM观察未发现明显的第二相析出。力学性能测试结果表明,经过550℃保温1 h后随炉冷却的样品,其屈服强度较热处理前增加15%,抗拉强度较热处理前增加10%,延伸率较热处理前增加32%,力学性能得到明显改善。热处理后,样品屈服强度和抗拉强度均远高于传统方式制备的样品,且延伸率接近传统制备的样品。推测热处理后样品强塑性的改善主要来源于热处理过程中第二相的析出,以及残余应力的释放。未来需进行更系统和精细的TEM观察以及应力测试与分析研究。