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M2高速钢（W6Mo5Cr4V2）在高温下也具有优异的硬度和耐磨性,广泛应用于刀具和其他应用领域,随着制造业的快速发展,对M2高速钢的红硬性和耐磨性有了更高要求,业界常以表面改性、合金化、热处理和锻造等手段来改善M2高速钢的性能。本文采用等离子束熔覆技术在M2高速钢表面制备NiCrCu和W6Mo5Cr4V2涂层,对不同工艺的熔覆层纵截面进行了硬度梯度测试、组织分析、XRD物相分析,对表层元素分布进行了EDS成分分析,并对熔覆层的耐磨性和耐蚀性进行了对比。结果表明:熔覆层与基材冶金结合,界面结合良好,无明显气孔和浮渣等缺陷,主要组织为等轴晶和树枝晶,并且熔覆层合金元素含量明显高于基材,大量合金元素在等离子作用下固溶于基材中,在快速冷却下,形成合金元素含量远高于基材的超固溶层,并在后续热处理中,以大量弥散碳化物形式析出。NiCrCu涂层的熔覆层中主要包含Fe-Ni,Cr3C2,W2C,Mo2C,WC,VC,Cu和（Cr,Fe）7C3等相,W2C,Mo2C,WC,VC和Cr3C2碳化物更倾向于在晶界区域析出。W6Mo5Cr4V2涂层的熔覆层中,碳化物以包含W、Mo、Cr和V等元素与C形成的M2C型碳化物为主。熔覆层与基体接触的区域,因其冷却速率较快,易形成纤维状的共晶M2C型碳化物,而在靠近表层的区域,因其冷速降低,则M2C型碳化物以片层状析出。熔覆层因富含大量涂层添加的合金元素,在熔覆完成后,除了马氏体还会有大量残余奥氏体,经600℃回火后,马氏体及残余奥氏体中析出大量弥散合金碳化物而获得良好二次硬化效果,使熔覆层保持较高的硬度、耐磨性和红硬性。经过600℃回火后,NiCrCu熔覆层表层平均硬度为935.57HV,经600℃保温4h,表层平均硬度保持941.33 HV,红硬性能优异。NiCrCu熔覆层高硬度的强化层深度达0.9mm,远超其他表面强化处理。经50 N载荷下磨损试验及3.5%NaCl溶液抗腐蚀试验,表明NiCrCu熔覆层的耐磨性及耐蚀性能优异。W6Mo5Cr4V2熔覆层表层平均硬度为936.47 HV,经600℃保温4h,在600℃保温4h,表层平均硬度仍在890 HV左右,高硬度的强化层深度为0.32 mm。当W6Mo5Cr4V2涂层中添加的SiC粉末质量比为6:1时,熔覆层高硬度强化层深度为0.32mm,熔覆层表层硬度可提高至1200 HV,经600℃保温4h,熔覆层表层硬度平均值仍在920 HV左右,硬度和红硬性能优异,此配比熔覆层摩擦系数较低,耐磨性较好。当W6Mo5Cr4V2涂层中添加的Al2O3粉末质量比为1:6时,熔覆层高硬度强化层深度为0.29mm,熔覆层表层平均硬度为930.59 HV,经600℃保温4h,熔覆层表层平均硬度为870.48 HV。NiCrCu熔覆层经600℃回火后,Ni,Cr和Cu的合金元素含量随距离逐渐下降,由于离子弧结束后的快速凝固导致熔覆层产生的非平衡凝固和阴极射流的阻力和电磁力会使得熔覆层区域之间的合金元素含量存在偏差,特别是碳化物形成元素W,Mo,V和C元素在熔覆层纵向上分布不均匀。与NiCrCu熔覆层不同,W6Mo5Cr4V2熔覆层由于添加了大量W、Mo、Cr和V合金元素,合金元素在等离子束和电磁力作用下熔于基材中,经过快速冷却后成型,在快速非平衡冷却条件下,合金元素来不及扩散,大量固溶于熔覆层表层,造成表层合金元素含量升高。当W6Mo5Cr4V2涂层添加的SiC粉末质量比为6:1时,熔覆层表层含有大量Si元素。当W6Mo5Cr4V2涂层添加的Al2O3粉末质量比为1:6时,熔覆层表层含有大量Al和O元素。