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过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由于具有优异的耐磨性和低廉的价格被广泛使用，然而，传统的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金由于微观组织中的初生M(Fe, Cr)7C3碳化物较为粗大，易于剥落，从而限制其应用。本文自行研制了不同Y2O3加入量的自保护Fe-Cr-C药芯焊丝，并制备了过共晶Fe-Cr-C堆焊和熔炼合金，讨论了Y2O3对过共晶Fe-Cr-C合金显微组织的影响。同时，通过错配度理论和第一性原理计算对Y2O3作为初生M7C3异质形核核心的有效性进行了计算。最后，研究了碳化物大小（不同的Y2O3加入量）和基体组织类型对过共晶Fe-Cr-C合金耐磨性的影响。过共晶Fe-Cr-C堆焊和熔炼合金显微组织由初生M7C3碳化物和共晶组织（奥氏体及部分马氏体+共晶M7C3碳化物）组成。纳米Y2O3加入Fe-Cr-C合金后，初生M7C3碳化物尺寸逐渐减小，当Y2O3加入量为2.54wt.%时，初生M7C3碳化物尺寸达到最小值，为16μm，但Y2O3过量加入时，其细化程度不再明显。Y2O3与正交M7C3的二维点阵错配度为6.76%，M7C3/Y2O3界面的界面能为0.198J/m2，Y2O3可作为初生碳化物的有效形核核心，从而细化了M7C3碳化物。初生M7C3和共晶M7C3碳化物为正交结构，且内部有位错和孪晶等晶体缺陷。随着初生M7C3碳化物尺寸的减小（Y2O3加入量的增加），过共晶Fe-Cr-C合金的洛氏硬度、显微硬度、抗压强度、耐磨性均有所提高。当初生M7C3平均尺寸为16μm时，过共晶Fe-Cr-C堆焊合金的洛氏硬度为HRC58，平均显微硬度为1000HV，堆焊合金的抗压强度为1980MPa，18h磨损失重为0.59mg/mm2。堆焊合金与轴承钢或碳化钨对磨的磨损机制分别为粘着磨损+氧化磨损和磨粒磨损+氧化磨损。通过退火、淬火和回火处理，过共晶Fe-Cr-C合金的基体组织分别为铁素体、马氏体和回火马氏体，其整体洛氏硬度分别为HRC43、HRC73和HRC58；共晶组织的显微硬度分别为452HV、939HV和697HV；18h磨损失重量分别为1.15mg/mm2、0.38mg/mm2和0.61mg/mm2，其磨粒磨损机制分别为微犁削+微断裂、微切削+微犁削+微断裂和微犁削+微切削。