现在使用的耐磨材料大部分是采用碳化物作为耐磨硬质相，碳含量越高，耐磨性越好，但是碳含量高会造成焊接缺陷。由于氮原子半径（92pm）与碳原子半径（91.4pm）相近，而且氮原子在高温下比较活泼，因此能和碳同时与钢铁中的合金元素结合，沉淀析出碳氮化物明显改善钢的力学性能。为此，通过对堆焊层的氮合金化改性，析出的碳氮化物起到细化一次结晶组织、钉扎位错、阻碍晶粒长大和沉淀强化作用，既可弥补碳含量减少所造成的堆焊层硬度的降低，又能获得较高强度、良好的热稳定性和耐磨性等优异性能，为提高堆焊合金综合性能提供新途径。本文研究了堆焊工艺对高铬合金粉末电弧堆焊层微观组织及耐磨性的影响。研究表明，利用焊丝粉末堆焊和焊丝粉块堆焊两种工艺都能实现堆焊层与母材冶金结合，焊缝成形良好。而焊丝粉块堆焊不仅飞溅少，可焊性好、焊缝美观、碳化物析出量较多，且焊丝粉块堆焊试样洛氏硬度和耐磨性分别是焊丝粉末堆焊试样的1.25倍和1.52倍。本文研究了氮气保护下明弧硬面焊丝粉块堆焊工艺，采用焊丝和由钒铁粉、钛铁粉、铝粉、纯锆粉、高碳铬铁粉和氮化铬粉压制而成的合金粉块在Q235钢表面堆焊。探讨了单一微合金元素钛、钒、铝、锆和960℃正火热处理对堆焊层组织和性能的影响。研究表明，单一微合金元素Ti、V、Zr的加入均可使合金堆焊层金属的晶粒得以细化，堆焊层硬度和耐磨性都随着堆焊层合金元素的增加而提高。其中钛元素表现出较高的淬透性，Fe-Cr-C-Ti堆焊合金基体为α-Fe和γ-Fe，同时Ti与碳、氮析出的细小氮化物、碳化物和Ti_x（N,C）_y碳氮化物弥散分布于基体上。Fe-Cr-C-Ti堆焊层硬度值最高达到60HRC，其耐磨性是标准试样DH621的0.86倍。正火热处理后所有合金堆焊层组织板条状和针状马氏体含量明显提高，并在马氏体基体上弥散分布着第二相质点，因此合金堆焊层硬度能提高10%¹00%，磨损量明显降低。采用焊丝和合金粉块氮气保护明弧堆焊方法制备了不同钒含量的Fe-Cr-C-Ti-Zr-V多元合金堆焊层，其组织主要由板条状马氏体、针状马氏体，残余奥氏体和M₇C₃型碳化物组成，并在马氏体组织间均匀分布着大量钛钒锆的碳氮复合物颗粒。随着堆焊层中钒含量的增加，Fe-Cr-C-Ti-Zr-V多元合金堆焊层洛氏硬度在53HRC⁵6HRC之间变化。含钒量为1.0%¹.5%的Fe-Cr-C-V-Ti-Zr多元合金堆焊层焊态洛氏硬度值比标准试样DH621堆焊层硬度值低11%，但是其相对耐磨性是标准试样DH621的1.34倍。表明Fe-Cr-C-V-Ti-Zr多元合金堆焊层中碳化物、碳氮化物硬质颗粒在磨损过程中能起到耐磨骨架的作用，硬质颗粒和基体的良好匹配有效阻碍磨粒对堆焊层的显微切削磨损，从而提高堆焊层的耐磨性。