堆焊耐磨材料合金成分的优化
磨损主要发生在工件表面，用堆焊的方法将耐磨材料熔覆在工件表面以改善耐磨性是一种经济有效的工艺方法。堆焊材料主要包括镍基合金、钴基合金和铁基合金等。镍基合金、钴基合金高温性能和耐腐蚀性能好，但成本较高，一般只用于有特殊表面性能要求的堆焊；铁基合金的塑性、韧性和耐磨性的匹配性好，不仅价格低廉，而且通过成分和组织的调整还有很大的性能提高的空间。
铁基合金中Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ系耐磨堆焊合金以其优良的抗磨损性能和优异的性价比而显示出巨大的市场潜力和发展空间，但单纯的Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ合金无论从硬度还是耐磨性上都不够理想，必须在堆焊合金中加入其它合金元素，以求达到更佳效果。大量的碳化物强化相弥散分布配合具有良好韧性的基体是获得优良的耐磨性能的先决条件。加入合金元素可以获得大量原位生成的合金碳化物，形成复杂的共晶化合物、金属间化合物等，对堆焊层进行强化，还可以改变基体组织和硬质相的尺寸及分布。Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ等强碳化物形成元素能够与碳形成碳化物颗粒，从而增强堆焊材料的韧性和硬度。Ｗ、Ｍｏ等具有固溶强化作用，其中Ｗ能与碳形成硬度很高的ＷＣ；Ｍｏ能提高淬透性、细化组织、改善韧性。据报道，用等离子弧熔覆制备的Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ-Ｎｂ-Ｖ堆焊合金，大量ＮｂＣ颗粒弥散分布在亚稳态的奥氏体基体中，Ｖ有效地细化了硬质相，因而比高碳高铬耐磨合金具有更好的耐磨性并且具有更好的韧性。
此外，Ｂ能置换碳化物中的Ｃ，形成硬质硼化物，也能使共晶点左移，形成共晶的碳化物；并且还有细化硬质相、提高堆焊层硬度等作用。稀土能起到细化组织、减少夹杂、使基体强韧化的作用。在焊条药皮中添加稀土氧化物，可使堆焊金属组织为细针状铁素体，断口为细韧窝状，且分布均匀；而未添加的堆焊金属组织为粗针状铁素体及少量珠光体，断口中存在准解理断裂形貌；同时，添加稀土氧化物后，堆焊金属中夹杂物类型发生转变，形状近似球形，且弥散分布于堆焊金属中。另有报道，在Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ合金中加入Ｓｉ作为第四组元，对显微硬度和耐磨性的增加有利。
但是，合金元素加入量并非越多越好，加入过多不仅提高成本，还可能使耐磨性下降。例如，硼的添加量由0％增至4.01％时，硬质相颗粒发生细化，弥散分布趋于均匀，堆焊层耐磨性持续升高；但当硼质量分数大于4.01％后，耐磨性反而下降。通常多种合金元素比单一大量的合金元素合金化好，多种合金元素的合金化能产生更复杂的硬质相和共晶化合物，改变组织的尺寸和形状，有利于晶粒细化，防止堆焊和焊后热处理过程中晶粒长大，获得较高的综合力学性能。
