通过热处理工艺制备了6种不同回火温度的GCr15钢样品，通过对样品的光谱特性进行分析，发现谱线强度的比值与样品的硬度之间存在线性相关性，并且这种相关性的大小与所选择的分析谱线有关。因此，提出将激光诱导击穿光谱与随机森林算法相结合的方法，对样品的硬度进行研究。利用两种特征选择方法建立了不同的随机森林模型，结果表明，当基于主成分分析选择特征时，所建立的随机森林模型不能对样品的硬度进行正确的识别，而当基于变量重要性提取特征时，所建立的随机森林模型能有效识别样品硬度，并且调节随机森林模型的参数可以使模型的性能得到进一步提高。研究结果表明，激光诱导击穿光谱与随机森林算法相结合是一种新颖的硬度测量技术，可以应用于工程中钢的性能评估。

采用激光合金化技术在GCr15钢表面制备了耐腐蚀的Cr合金化层,用扫描电子显微镜、能谱仪和X射线衍射仪分析了合金化层的显微组织和物相,并测试了合金化层的硬度和电化学腐蚀性能。实验结果表明,合金化层与基材呈良好的冶金结合,显微组织为典型的枝晶组织。相比纯Cr粉获得的合金化层,B₄C/Cr混合粉末获得的合金化层组织更精细,且存在Fe₂B和CrB两种新的强化相。B₄C的添加在一定程度上提高了合金化层的硬度和耐蚀性。当B₄C与Cr两种粉末的质量比为1∶16时,合金化层的显微硬度约为621 HV,是基体的2~3倍,且腐蚀电位较高,耐腐蚀性好。

以等离子旋转电极制备的GCr15高碳钢粉末为实验原料,采用选区激光熔化(SLM)制备GCr15高碳轴承钢。研究了SLM成形过程中激光功率、扫描速度、体能量密度对GCr15成形性能的影响和成形后的组织转变。实验结果表明,在参数可调节的范围内,激光功率、扫描速度、体能量密度与相对密度呈线性关系。从能量密度曲线可以看出,功率对相对密度的影响大于扫描速度;在低功率情况下,会出现功率与相对密度关系失真;同时,选区激光熔化制备GCr15轴承钢的组织细小、均匀,主要为粗针状的马氏体和残余奥氏体,随着能量密度的增加,残余奥氏体的含量有所增加。

为了改善干摩擦条件下GCr15/Si3N4摩擦副的摩擦磨损, 在GCr15表面加工激光复合织构, 研究摩擦副的摩擦磨损行为。采用Nd: YAG激光器在GCr15表面加工不同间距织构, 并在织构凹槽中填充树脂基复合材料; 采用销-盘摩擦磨损试验机测试摩擦副的摩擦磨损性能, 并对摩擦副表面形貌和磨屑特征进行观测分析。试验发现, 在试验范围内, 织构间距为1.0 mm, 填充润滑剂为PTFE, 填充比例为20%时, 试件表面有大面积润滑剂黏着, 可形成润滑膜, 摩擦系数较低, 耐磨性较好。干摩擦条件下, 复合织构试件摩擦系数为0.131, 接近金属与自润滑材料的摩擦系数, 对摩球磨斑为Ф 421.7 μm, 试件表面磨痕宽425.7 μm。相比无织构试件, 激光复合织构在干摩擦条件下可有效改善摩擦配副摩擦磨损性能。

为了提高轴承的表面硬度、耐磨性，减小能源消耗，改善传统淬火环境，利用400 W基模光纤激光器对GCr15钢进行了淬火研究。分析了扫描速度和离焦量等工艺参数对淬火层的影响。光纤激光淬火相变硬化区的组织为细小马氏体和少量球状碳化物。淬火层的显微硬度随扫描速度的增加先增大后减小，随离焦量的增加也先增大后减小。当激光功率P=400 W、扫描速度v=0.6 mm/s、离焦量f=0时，淬火层的显微硬度达960 Hv，是基体的4.4倍。摩擦磨损实验结果表明，GCr15钢经光纤激光淬火后耐磨性显著提高，其磨损机制主要为氧化磨损、机械磨损和磨料磨损。

对药物冲头零件采用激光淬火及其淬火后机械加工工艺参数优化进行了综合研究.用2kW CO2激光器对医药系统的4mm～5.5mm圆片冲头的工作面进行激光淬火,淬火深度为0.7mm,其主要组织为细小马氏体.结果表明,零件的强度、韧性、耐磨性、抗冲击性、使用寿命均有提高.介绍了利用激光淬火改善材料组织、减少变截面应力产生、防止机械加工时裂纹的产生、提高零件综合机械性能的方法.