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耐磨高锰钢因其特殊的加工硬化性能常用于制造抗冲击磨损的耐磨件，被广泛应用于采矿等行业，其在低应力与未能加工硬化等工况下其耐磨性较差，寿命低。传统的硬质颗粒强化金属基耐磨涂层可显著提高材料的表面硬度和耐磨性。传统的硬质颗粒强化金属基耐磨涂层可显著提高材料的表面硬度和耐磨性，但在中高应力等工况下，耐磨涂层容易开裂，而失去保护基体的作用。因此，为提高高锰钢寿命，开发即在低应力下能显著提高高锰钢的耐磨性，而在中高应力冲击下又具有较好韧性的涂层是显著提高高锰钢寿命的亟待解决的问题。本文基于马氏体时效钢具有优良的强韧综合性能，提出采用等离子熔覆技术、固溶处理及涂层表面时效工艺，筛选出具有硬度高、耐磨性和承受强弱冲击的Fe-Ni合金涂层/高锰钢材料结果组成体系的思路，提高高锰钢的寿命，丰富耐磨材料表面强化技术的理论体系促进我国耐磨材料的发展。 本文以工程常用的高锰钢Mn13为基体，选择18Ni(300)粉为基础粉末，添加适量Si等元素形成熔覆混合粉末，利用等离子熔覆熔覆技术在高锰钢表面制备出低碳Fe-Ni涂层；并对 Fe-Ni合金耐磨陶瓷/高锰钢材料进行固溶处理及不同时效处理；分析不同工艺出来后 Fe-Ni合金耐磨陶瓷/高锰钢材料自表及里各亚层的组织结构和性能演变，熔覆试样的物相及微观组织进行表征；分析熔覆层的磨损机制，结果表明： 18Ni(300)粉末大部分为球形或近球形，少量的颗粒形状为条状和不规则多面体；粉末不存在较大的团聚。粉末主要物相为铁镍马氏体和少量的残余奥氏体。通过对铁镍基合金和硅的级配，在额定的送粉电压范围内，等离子熔覆送粉速度变化的偏差值为0.76，近似均匀送粉；当熔覆电流为200A，熔覆速度为150mm/min时稀释率最小且表面成形质量最佳。 Fe-Ni合金涂层组织由γ相与Co3 Fe7等金属间化合物等组成，垂直于熔覆方向熔覆层γ相形貌依次分为等轴晶区、树枝晶区、胞状晶区、结合区平面晶；热影响区组织为魏氏体，基体为奥氏体和少量珠光体组织。熔覆层820℃固溶1小时后的组织为条束状的马氏体组织和少量的残余奥氏体组织。热影响区组织由原来的魏氏体组织重结晶为贝氏体和珠光体组织，以及少量的马氏体组织；固溶后基体由奥氏体转变为细小的奥氏体和珠光体相含量减少。熔覆层经过300℃~400℃时效后,熔覆层组织主要为马氏体组织，主要析出相为Fe9.64Ti0.36、FeCo相，衍射峰强度弱；500℃时效后，熔覆层组织主要为马氏体组织，熔覆层析出物主要是棒状的Ni3Ti和Ni3Mo金属间化合物。在600℃时效后熔覆层组织中有逆转变奥氏体的形成，以及球形Fe7Mo6和Fe2Mo析出。 室温干摩擦磨损试验表明，熔覆层 Fe-Ni合金涂层耐磨性为基体2.6倍，基体磨损机制属于典型的磨粒磨损，熔覆层磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损相结合；固溶时效处理后的熔覆层的磨损量和摩擦系数均减小，磨损机制由磨粒磨损和黏着磨损向磨粒磨损转变；熔覆层在不同时效温度后耐磨性较高锰钢基体提高2~6倍；随时效温度的增加，熔覆层的摩擦系数逐渐减小，在时效温度500℃时的平均摩擦系数仅为0.42，耐磨性为基体的5.4倍；其磨损机制主要是轻微的磨粒磨损和浅层剥落。 冲击试验证明：熔覆后试件冲击性能比较差，冲击韧性为88J/cm2；300℃～500℃时效温度区间内,实验的冲击韧性随着时效温度的升高而显著升高,且500℃时效时材料的冲击韧性最高，冲击韧性为182J/cm2；但是,在600℃时效温度,材料冲击韧性急剧下降，冲击韧性为114J/cm2。 综合试验结果表明，高锰钢表面等离子熔覆低碳 Fe-Ni合金涂层在820℃固溶一小时，在500℃下时效4小时的工艺制备的 Fe-Ni合金涂层表现出较佳的耐磨和优良的冲击韧性，有望提高高锰钢的耐磨性，达到摩擦磨损和冲击等复杂工况下的使用要求。