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濟有效的工藝方法。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，不僅價格低廉，而且通過成分和組織的調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，以求達到更佳效果。大量的碳化物強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，形成復雜的共晶化合物、金屬間化合物等，對堆焊層進行強化，還可以改變基體組織和硬質相的尺寸及分布。Ｎｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ等強碳化物形成元素能夠與碳形成碳化物顆粒，從而增強堆焊材料的韌性和硬度。Ｗ、Ｍｏ等具有固溶強化作用，其中Ｗ能與碳形成硬度很高的ＷＣ；Ｍｏ能提高淬透性、細化組織、改善韌性。據報道，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有效地細化了硬質相，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，形成硬質硼化物，也能使共晶點左移，形成共晶的碳化物；并且還有細化硬質相、提高堆焊層硬度等作用。稀土能起到細化組織、減少夾雜、使基體強韌化的作用。在焊條藥皮中添加稀土氧化物，可使堆焊金屬組織為細針狀鐵素體，斷口為細韌窩狀，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)生轉變，形狀近似球形，且彌散分布于堆焊金屬中。另有報道，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，硬質相顆粒發(fā)生細化，彌散分布趨于均勻，堆焊層耐磨性持續(xù)升高；但當硼質量分數大于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生更復雜的硬質相和共晶化合物，改變組織的尺寸和形狀，有利于晶粒細化，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性能。
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