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本文针对传统高锰钢零部件在低冲击应力下难以加工硬化，导致表面等局部接触面容易磨损失效，提出了在高锰钢表面等离子熔覆Fe-Cr-Ni合金涂层以改善高锰钢的表面耐磨性。由于熔覆过程冷、热循环快，熔覆层容易累积残余应力而产生裂纹，热影响区产生脆性魏氏体组织。基于影响熔覆层成型的六因素优化出熔覆工艺参数，并对熔覆层进行不同热处理工艺处理，以改善熔覆层组织稳定性，消除残余应力，促使魏氏体组织珠光体化转变，提高综合性能，得到高耐磨性和无裂纹涂层。着重分析了熔覆层裂纹产生机理及扩展方式、热处理前后熔覆层与基体组织和残余应力演变、热处理前后熔覆层与基体摩擦磨损性能。 研究结果表明:熔覆层组织由残余渗碳体、树枝状奥氏体与骨架状共析体组成，垂直于熔覆方向依次分为等轴晶区、树枝晶区、包状晶区、结合区平面晶;热影响区为组织粗大魏氏体，基体为珠光体与奥氏体组织。热处理后熔覆层组织内奥氏体均匀化，骨架状共晶体部分溶入晶粒内部，晶粒Cr、Ni含量增加，晶粒内析出(Cr，Fe)mCn颗粒相，共晶体区域聚集出黑色碳化物相，随着热处理温度升高，颗粒相(Cr，Fe)mCn数量增加，分布更均匀。900℃退火处理后组织内碳化物相完全析出，且从亚稳态的(Cr，Fe)7C3相逐渐转化为更稳定的(Cr，Fe)23C6相，热处理区魏氏体组织重结晶成细小珠光体组织。多道熔覆的析出相数量和稳定相转变较单道熔覆均匀。残余应力测试试验表明熔覆层中应力以热应力为主，多道熔覆层残余应力为单道熔覆层累计，高于单道40％且均为拉应力;900℃退火处理后单、多道熔覆层因热应力释放、沉淀颗粒相(Cr，Fe)mCn的完全析出以及析出相稳定态转变共同作用，降低熔覆层中应力值分别81％、67％。 针对熔覆层组织改变对残余应力的影响，从微观角度分析了基体预热温度对熔覆层裂纹形成机理与扩展方式的影响。基体未预热熔覆层内出现宏观贯穿裂纹，形成穿晶断裂;预热250℃后覆层出现微观沿晶裂纹和穿晶裂纹，预热350℃后熔覆层无裂纹产生。所有裂纹均起源于熔覆层底部的结合处，沿着结晶凝固方向往顶部发展，其扩展驱动力为快速凝固过程中垂直于熔覆方向上产生的温度差和熔覆层与基体的热膨胀系数差造成的热应力。基体预热350℃能够降低散热速度和促使碳化物析出，从而减少熔覆层内残余应力消除裂纹。 熔覆层性能试验表明，未热处理熔覆层耐磨性为基体7.3倍，900℃退火处理后熔覆层耐磨性提高3.3倍，说明热处理在改善熔覆层质量时保持良好的耐磨性。基体磨损机制属于典型的磨粒磨损;未热处理熔覆层磨损机制为磨粒磨损和粘着磨损相结合;熔覆层经900℃退火处理后磨损机制为粘着磨损。900℃退火处理后熔覆层组织内元素扩散均匀，过饱和固溶体析出碳化物相且发生稳定转变，使熔覆层硬度分布均匀，高于基体2.7倍。熔覆层强度与基体相当，高于未热处理熔覆层70.8％、59.7％。