为了突破单一激光淬火硬化层深度较浅的局限性，采用激光和电磁感应双热源耦合方法进行复合淬火，以提高重载工况下42CrMo钢的硬化层深度。设计了滚动体-圆盘线接触滚动疲劳试验装置，分析了硬化层深度对42CrMo钢滚动接触疲劳性能的影响。使用扫描电镜、显微硬度计、激光共聚焦等设备分析了不同深度硬化层在模拟风电主轴轴承套圈与滚动体配合使用下的滚动疲劳损伤机理。结果表明：在相同的疲劳试验条件下，当硬化层深度达到6.3 mm时，磨损表面损伤程度有所减轻，磨痕深度降低到23.61 μm，表层裂纹扩展角度下降到15°，裂纹长度减小到400 μm，同时扩展受到阻碍。硬化层深度为6.3 mm的试样沿X和Y方向的最大压应力分别达440.3 MPa和395.3 MPa，并且一定的残余压应力可以提高材料的接触疲劳性能。该研究结果可为重载轴承的深层强化提供参考。

通过电磁感应器加热耦合,提高了42CrMo钢在激光淬火后淬硬层的深度和均匀性。利用MSC.Marc软件对42CrMo钢电磁感应复合激光淬火过程的温度场演变和相变过程进行研究。通过实测温度和淬火后淬硬层的深度,对数值模型进行验证,结果表明模型准确度高。采用数值模型指导工艺实验,在优化工艺下电磁感应复合激光淬硬层深度达5.9 mm。通过电磁感应复合激光淬火,工件表层更深处的组织达到奥氏体化温度,扩大了马氏体相变区域,显著提高了淬硬层的深度和均匀性,突破了单一激光淬火淬硬层深度较浅的局限性。

采用同步送粉方式，在42CrMo轧辊基材上利用钛铁、钒铁和石墨等通过激光熔覆原位自生反应，制备了成型良好、致密无气孔、无裂纹、与基体呈冶金结合的TiVC2增强铁基熔覆层。利用X射线衍射、电子探针、显微硬度计、电化学工作站研究了熔覆层的显微组织及性能。结果表明，熔覆层中碳化物为TiVC2，TiVC2大小约0.5~2.0 μm，呈多角块状均匀分布，碳化物对应两种不同的形核机制：以氧化铝异质形核和碳化物自发形核。随着熔覆合金粉末中TiC-VC数量的增加，熔覆层硬度并不呈简单的线性增加，熔覆层的耐蚀性逐渐变差。

研究了镍基高温合金(K418)涡轮盘与合金钢(42CrMo)轴异种金属的激光焊接。通过光学显微镜(OM)、扫描电镜(SEM)分析了焊缝区域组织。结果表明, 侧吹保护气流量大, 焊缝收尾处易形成鼓包缺陷; 由于K418与42CrMo热物性的差异, 焊缝易偏向K418且焊缝与K418交界易剥离; 焊缝与母材交界组织为具有一定方向的枝晶组织。在扫描电镜下焊缝区域观察到了颗粒状的Laves相。由于K418和42CrMo混合比例和冷却速度的差异导致焊缝不同区域颗粒状的Laves相的致密度不同。