分别在气体强制冷却和自然冷却条件下,采用等离子弧送粉增材设备成形316L不锈钢薄壁试样,基于光学显微镜（OM）、扫描电镜（SEM）、显微硬度仪、万能材料试验机等对比分析了其宏观形貌、组织形态、枝晶尺度、显微硬度及室温拉伸性能差异性,以获得冷却条件差异对离子弧增材试样组织及性能的影响机制。结果分析表明:在外加气体强制冷却条件下,沉积层组织生长方向性更明显,沉积层内等轴晶与柱状晶比例明显少于自然冷却条件;不同冷却条件下组织均呈现树枝晶形态,而气体强制冷却条件下二次枝晶间距更小,且随着沉积层增加差异性更加明显,这导致气体强制冷却条件下沉积试样整体硬度分布更加均匀;通过应力应变曲线及断口形貌分析可以得出,气体强制冷却条件下沉积试样的抗拉强度和屈服强度得到提升,其中抗拉强度从489 MPa提升到了523 MPa,强度的提升与沉积层组织中枝晶尺度细化相对应。