磨損主要發(fā)生在工件表面，用堆焊的方法將耐磨材料熔覆在工件表面以改善耐磨性是一種經(jīng)濟(jì)有效的工藝方法。堆焊材料主要包括鎳基合金、鈷基合金和鐵基合金等。鎳基合金、鈷基合金高溫性能和耐腐蝕性能好，但成本較高，一般只用于有特殊表面性能要求的堆焊；鐵基合金的塑性、韌性和耐磨性的匹配性好，不僅價(jià)格低廉，而且通過成分和組織的調(diào)整還有很大的性能提高的空間。
鐵基合金中Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ系耐磨堆焊合金以其優(yōu)良的抗磨損性能和優(yōu)異的性價(jià)比而顯示出巨大的市場潛力和發(fā)展空間，但單純的Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ合金無論從硬度還是耐磨性上都不夠理想，必須在堆焊合金中加入其它合金元素，以求達(dá)到更佳效果。大量的碳化物強(qiáng)化相彌散分布配合具有良好韌性的基體是獲得優(yōu)良的耐磨性能的先決條件。加入合金元素可以獲得大量原位生成的合金碳化物，形成復(fù)雜的共晶化合物、金屬間化合物等，對堆焊層進(jìn)行強(qiáng)化，還可以改變基體組織和硬質(zhì)相的尺寸及分布。Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ等強(qiáng)碳化物形成元素能夠與碳形成碳化物顆粒，從而增強(qiáng)堆焊材料的韌性和硬度。Ｗ、Ｍｏ等具有固溶強(qiáng)化作用，其中Ｗ能與碳形成硬度很高的ＷＣ；Ｍｏ能提高淬透性、細(xì)化組織、改善韌性。據(jù)報(bào)道，用等離子弧熔覆制備的Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ-Ｎｂ-Ｖ堆焊合金，大量ＮｂＣ顆粒彌散分布在亞穩(wěn)態(tài)的奧氏體基體中，Ｖ有效地細(xì)化了硬質(zhì)相，因而比高碳高鉻耐磨合金具有更好的耐磨性并且具有更好的韌性。
此外，Ｂ能置換碳化物中的Ｃ，形成硬質(zhì)硼化物，也能使共晶點(diǎn)左移，形成共晶的碳化物；并且還有細(xì)化硬質(zhì)相、提高堆焊層硬度等作用。稀土能起到細(xì)化組織、減少夾雜、使基體強(qiáng)韌化的作用。在焊條藥皮中添加稀土氧化物，可使堆焊金屬組織為細(xì)針狀鐵素體，斷口為細(xì)韌窩狀，且分布均勻；而未添加的堆焊金屬組織為粗針狀鐵素體及少量珠光體，斷口中存在準(zhǔn)解理斷裂形貌；同時，添加稀土氧化物后，堆焊金屬中夾雜物類型發(fā)生轉(zhuǎn)變，形狀近似球形，且彌散分布于堆焊金屬中。另有報(bào)道，在Ｆｅ-Ｃｒ-Ｃ合金中加入Ｓｉ作為第四組元，對顯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，加入過多不僅提高成本，還可能使耐磨性下降。例如，硼的添加量由0％增至4.01％時，硬質(zhì)相顆粒發(fā)生細(xì)化，彌散分布趨于均勻，堆焊層耐磨性持續(xù)升高；但當(dāng)硼質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于4.01％后，耐磨性反而下降。通常多種合金元素比單一大量的合金元素合金化好，多種合金元素的合金化能產(chǎn)生更復(fù)雜的硬質(zhì)相和共晶化合物，改變組織的尺寸和形狀，有利于晶粒細(xì)化，防止堆焊和焊后熱處理過程中晶粒長大，獲得較高的綜合力學(xué)性能。
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