采用化学镀工艺在钢结硬质合金基体上化学镀钴磷合金镀层,借助金相分析、扫描电镜、X射线衍射等方法研究了镀层的表面结构、形貌,重点研究了镀层以及基体的热疲劳行为:热疲劳裂纹的孕育萌生,热疲劳裂纹在镀层内和基体上的扩展形式及机理,化学镀工艺以及基体组织对材料热疲劳性能的影响。研究结果表明,镀态下的化学镀钴磷合金层为磷在α-Co中的过饱和置换固溶体,热疲劳后固溶体发生同素异构转变。热循环次数小于200次时,镀层表面主要产生氧化,无裂纹产生;当次数超过200次时,镀层发生一定的塑性变形,随着循环次数的增加,镀层的塑性应变能逐渐减少,最后在缺口根部萌生裂纹,热疲劳裂纹的萌生及扩展是循环热应力和高温氧化共同作用的结果。热疲劳裂纹萌生存在孕育期,镀层表面存在的夹杂物和孔洞在循环热应力的作用下成为裂纹源。随着微孔洞的增多和聚集,距离较近的相邻微孔洞之间可通过连通从而形成小裂纹。随着循环次数的增加,热裂纹通过孔洞之间的连接沿着热循环方向不断向前扩展。热疲劳裂纹在试样基体上的扩展方式主要为:沿着碳化物与基体边界扩展,边界生成氧化腐蚀物,基体和碳化物脱离开裂完成裂纹的扩展;热疲劳裂纹穿越块状碳化物、碎化碳化物以及自裂的碳化物从而继续扩展。当热疲劳裂纹纵向扩展穿过镀层在试样基体上萌生扩展时,热疲劳裂纹的萌生与碳化物的聚集有关,而热疲劳裂纹的扩展是通过主裂纹与空洞及微裂纹之间的桥接方式进行,裂纹扩展方式可用塑性钝化模型来解释。