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钴基和镍基耐磨堆焊合金是目前国内外常见的高温耐磨堆焊合金,高温磨损性能优异,但是由于价格昂贵,限制其广泛的应用。铁基高温耐磨堆焊合金相对于钴基、镍基堆焊合金具有明显的价格优势,因此具有广阔的应用前景。目前常用的Fe-Cr-C系铁基高温耐磨堆焊合金在高温环境下具有良好的耐磨性能,但是该合金的韧性低,M7C3硬质相尺寸粗大易脆裂等问题,限制其在实际生产中的应用。为此,本文研制一种Fe-Cr-B-C系耐磨堆焊合金,以硼碳化物为硬质相,在避免生成粗大的M7C3的基础上,研究了Cr、C、Mo元素含量对堆焊合金的显微组织、宏观硬度及耐磨性能的影响。实验结果表明: Cr含量在12~18wt.%,研制的Fe-Cr-B-C堆焊合金的显微组织主要由马氏体、残余奥氏体和硬质相M23(B,C)6组成。M23(B,C)6的高温稳定性与Cr含量密切相关,当Cr含量达到14wt.%时,M23(B,C)6高温稳定性能好。高温热处理后的相对耐磨性随着Cr含量的增加,呈现先上升后降低的趋势,在Cr含量在16 wt.%时,堆焊合金具有最高的相对耐磨性。 当Cr含量在16 wt.%,碳含量在0.8~1.6 wt.%时,堆焊合金的显微组织为马氏体、残余奥氏体+M3(B,C)。研究结果表明:C能显著提高堆焊合金的M3(B,C)数量,增加M3(B,C)上的共晶基体的尺寸,M3(B,C)数量少或共晶基体尺寸大,均不利于堆焊合金焊态下耐磨性能的提高;C含量为0.8 wt.%、1.2 wt.%、1.6 wt.%堆焊合金热处理后的相对耐磨性能分别为8.9、7.5和9.4。可见,当C含量在0.8~1.6 wt.%,C对堆焊合金热处理后的磨损性能没有显著影响。 元素Mo能显著细化Fe-Cr-B-C系堆焊合金的显微组织,促进硬质相M3(B,C)向转变为M23(B,C)6。Mo对Fe-Cr-B-C系堆焊合金高温热处理后的磨损性能有显著影响,当添加3.3 wt.%Mo的堆焊合金热处理后的磨损性能相对于不添加Mo的堆焊合金提高164.7%。但当Mo含量超过3.3 wt.%时,继续增加Mo含量,堆焊合金的磨损性能并不明显提高。