本文依据等离子熔覆材料的设计原则配比出四个碳浓度水平(2.5%、3.0%、3.5%、4.0%)，三个铬浓度水平(20%、28%、35%)的高铬铸铁混合粉，调整工艺参数，采用等离子喷焊机在Q235钢表面制备出高铬铸铁耐磨熔覆层并展开研究。通过对粉末流动均匀性、组织分布均匀性、熔覆层缺陷、稀释率等项目研究，综合评价高铬铸铁混合粉的工艺性能；采用金相显微镜(OM)、扫面电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、X射线能谱仪(EDS)及显微硬度计，并结合Image-Pro Plus专业图像分析软件对各成分下熔覆层的微观组织形貌和物相分布进行研究；讨论了碳、铬浓度的变化对组织形貌和硬度分布的影响规律。主要结论如下：经测定，在10V～20V送粉电压范围内，送粉速度增量的最大偏差值为0.142g，最大不均匀度约为5.6%，可认作近似均匀送粉；采用取极限值的原则对熔覆参数优化后，均能获得成型优良、组织致密的熔覆层；经计算，熔覆层的稀释率分布在24～36%之间。通过对熔覆层纵截面全景分析和表面随机视野组织对比分析，未发现有明显的气孔、裂纹等微观缺陷，但在小范围内出现组织分布不均匀现象，主要表现为组织疏密程度异常和组织形貌异常。2.5%和3.0%碳浓度梯度的熔覆层均为亚共晶组织，由先析相γ(Fe,Cr,Ni)和共晶相MyCx/γ(Fe,Cr,Ni)构成，在基体急冷构建的定向冷却条件下，近熔合线区域的先析相以枝晶形态垂直于结合界面生长，近表面区呈随机方向生长；少量共晶奥氏体在后续冷却中发生组织转变，形成马氏体组织，共晶碳化物大多以集束态的板条状生长，表现出一定的方向性；在成分为2.5%C-18.53%Cr的熔覆层中，共晶碳化物倾向于沿初生奥氏体晶界以颗粒团状生长。3.5%和4.0%碳浓度梯度的熔覆层均为过共晶组织，由先析相(Fe,Cr)7C3和共晶相(Fe,Cr)7C3/γ(Fe,Cr,Ni)构成；先析碳化物的SEM形貌表现为带有孔洞的六方棱柱结构，由于大量铁原子被铬置换，因此具有较高的显微硬度，其端面硬度为1500～1700HV；共晶碳化物均呈实心或空心的纤维杆状，倾向于平行纵截面生长，孤立程度和完整度高于板条碳化物。随着碳、铬浓度的增加，在亚共晶组织中，初生奥氏体的面积比和平均尺寸呈减小的趋势，在过共晶组织中，初生碳化物的面积比不断增加，平均尺寸不断减小，且碳浓度的影响效果远大于铬；碳浓度对共晶碳化物的形貌和尺寸均产生显著的影响，铬浓度主要通过影响初生相的数量来影响共晶碳化物的尺寸；当碳浓度不变时，在有效的铬碳比区间内，增加铬浓度可显著提高熔覆层的硬度，一旦超出这个区间，铬元素处于过剩状态，影响效果减弱；当铬浓度不变时，若提高碳浓度引起了组织类型转变，则熔覆层硬度的增加幅度较大，反之较小。