等离子束表面冶金的技术原理是:在按照程序轨迹运行的达到上万度高温的转移型压缩氢弧等离子束流的瞬间照射下，钢铁零件表面依次形成与弧柱截面尺寸相近且深度均匀的熔池，同时将搅拌均匀的混合粉末或者预先冶炼喷雾而成的合金粉末按照一定速率源源不断注进到熔池中，粉末吸收熔池的热量迅速熔化，与熔池金属混合扩散反应，随着等离子弧柱的向前移动，新的熔池不断天生，而后面的熔池迅速凝固，形成与基体金属之间存在冶金过渡层且成分与基体完全不同的高合金或伪合金层。

　　等离子束表面冶金技术本质上是一种快速非平衡冶金反应过程，类似粉末冶金，原则上可不受组成物的相溶性、熔点、密度等性质的限制，可利用任意粉末的任意配比，获得通常冶金方法不能得到的合金层。因此所有符合平衡冶金学规则、适用于等离子喷涂喷焊的预制合金雾化粉的种类远远不能满足表面冶金研究和应用的需要，这也对等离子束表面冶金设备与现有各种制粉方法的适应性提出了特殊的要求。

　　等离子束表面冶金技术的关键是充分发挥等离子束流作为冶金热源的潜伏上风。为了进步加热效率和加热速度，采用转移型压缩氢弧等离子束流作为表面冶金的高能束热源。采用的数控等离子束表面冶金设备由等离子电源、等离子炬、送粉系统、机床、控制系统、冷却系统等组成，其核心部件为专用的表面冶金送粉器、等离子炬和数控操纵系统，其基本要求是能够稳定、可控地定量送进不同粉体颗粒外形、不同密度、宽粒度分布的任意混合粉末，能够稳定地在大气环境中产生束流截面功率密度分布较为均匀的等离子束。对该设备的数控操纵系统进行了改善，采用PLc三轴控制和抗干扰系统，实现了X、Y、Z三轴联动，可以实现多工位和复杂外形表面的冶金强化处理口。