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实际生产中，热作模常常由于磨损而导致失效，且高温环境中，热作模表面极易软化并发生氧化，模具因此而报废，严重影响生产效率，同时增大生产成本。本文针对热作模表面的失效特点，采用正交试验的方法，分别在Q235和H13钢基板上利用TIG熔覆制备出Fe基5Cr16高铬合金覆层，并对覆层的微观组织、硬度、高温回火抗力及抗高温氧化等性能进行研究。 结果表明，在Q235基板上制备得到的高铬合金覆层成型性良好，无明显裂纹。覆层组织多以白色高铬奥氏体晶粒、沿晶分布的黑色网状碳化物和晶内点状分布的黑色碳化物组成。正交对照组覆层F10中的主要物相有含Cr碳化物Cr7C3、Cr23C6，含Mo的特殊碳化物MoC，Fe与Ni、C、Cr形成的固溶体[Fe,Ni]、Cr2Fe14C以及碳化物Fe7C3。 适量添加合金元素Mo、W、Si后，正交试验组覆层中还出现了含W的特殊碳化物W1-3C。正交组覆层硬度与F10相比均有所提高，其中F3覆层硬度最大，达到440HV0.1，较 F10提高约18％。分析可知，Mo和W对覆层硬度的影响程度小于Si且相差不大。 经700℃回火后，覆层表现出一定的抗高温回火软化能力。其中F6覆层回火硬度（593HV0.1）最大，约为F10的1.4倍，F1覆层回火硬度（494HV0.1）最小，仅为F10的1.1倍。随着W、Si含量的增加，覆层高温回火硬度逐渐提高，随Mo含量的增加，回火硬度先急剧上升后略微下降，综合考虑，正交组最优覆层应具有较高的硬度及较强的抗高温回火软化能力，由此制得最优配方覆层F11（5Cr16-4.5%W-1%Mo-3%Si）。 对F5、F7、F10以及标样H13钢分别进行600℃、700℃高温氧化试验，F5和F7覆层的抗高温氧化性能优于F10和H13钢。600℃氧化后，F5覆层单位面积氧化增重（1.3181×10-6g/mm2）略小于F7（1.3665×10-6g/mm2），且分别为H13钢、F10的17%和65%，其抗高温氧化性能最好。对F11覆层进行高温氧化试验，发现其抗高温氧化性能与F5相近，F11覆层经600℃和700℃氧化后，其单位面积氧化增重分别占H13钢增重量的6%及17%。 以F7、F10、F11试样作为测试样，H13钢试样为标准样，进行砂浆磨损试验。结果表明，F7、F10以及F11覆层的耐磨性均优于H13钢试样，其中，F11相对耐磨性最大，约为H13钢的2.21倍，F7覆层次之，约为H13钢的2.19倍。对F11覆层砂浆磨损试验后的形貌进行观察，覆层表面部分区域由于剥落而出现凹坑，另一部分区域由于砂粒划擦形成明显的犁沟。 在H13钢基板上熔覆得到的F11覆层表面有明亮的金属光泽，覆层成型性良好，没有出现裂纹、气孔等缺陷。F11覆层硬度从下往上沿梯度方向依次增大，各层硬度的平均值为468HV0.1、495HV0.1以及511HV0.1。700℃回火后，其回火硬度达到615HV0.1，为H13钢的2.3倍左右。