等离子弧表面淬火是近30年来发展起来的局部表面改性技术之一。等离子电弧是一种能量密度仅次于激光和电子束的热源，将其用于工件表面淬火具有很好的应用前景。本课题采用自制的等离子体控制设备、等离子弧淬火专用喷枪装置，在C620-1型普通车床上对所选用的材料进行了等离子弧表面自冷淬火试验。在原有的实验资料基础上，通过金相组织分析、硬度检验及耐磨性测试，研究了工程上活塞杆及缸套常用材料(45、2Cr13、17-4PH、QT600-3)等离子弧表面淬火层的组织及性能特点，并对其产生原因进行分析，为在生产领域得到应用提供试验依据。通过对等离子弧淬火层扫描电镜组织分析，结果表明：在一定的工艺参数下，由于材料化学成分的不同，在淬火区沿深度方向组织存在明显差异：通常在淬火区的表层接近于激光淬火状态，得到隐晶马氏体，其形态也各有不同；淬火区内部接近于低能流密度淬火的情况，得到混合组织，其形态也各异。17-4PH等离子弧淬火(固溶)后需要低温时效才可获得最高的硬度和最大的耐磨性，这是因为此钢种主要是通过弥散强化机理进行强化的。对45钢淬火网纹的显微组织进行的研究结果表明交叉淬火部位(二次淬火区)得到的隐晶马氏体比一次淬火区更细，硬度也更高，整个淬火部位无明显硬度突降。通过硬度试验结果表明，材料经过等离子弧淬火(17-4PH材料须经淬火和低温时效)后硬度明显提高，硬化层都无明显硬度下降梯度，这种特点有利于耐磨性的提高。此外，通过耐磨性检测，经等离子弧淬火后列举材料相对耐磨性都得到不同程度的提高。