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铁基合金综合性能良好且价格低廉,因而有着广泛的应用。加入陶瓷增强颗粒后,可使铁基堆焊合金既有金属强韧性,又兼具陶瓷材料的耐磨和耐蚀等性能。碳化钨陶瓷颗粒具有硬度高、耐磨性好及与铁基润湿性好等特点。向药芯焊丝中添加碳化钨颗粒,制备碳化钨颗粒增强铁基复合堆焊材料,是解决矿山、核电、冶金等行业中磨损失效的有效途径。本文通过光学显微镜、带能谱分析的扫描电子显微镜、X射线衍射仪、维氏硬度计、洛氏硬度计及磨料磨损试验机等手段,研究了保护气体种类、碳化钨颗粒的形状与含量以及堆焊电流对碳化钨颗粒增强铁基复合堆焊层组织与性能的影响,以期为该类堆焊材料的实际应用及其抗磨损设计提供一定的理论参考。显微组织观察表明,堆焊层主要由枝晶状基体、晶间碳化物及原始碳化钨颗粒构成。碳化钨颗粒有沉积和溶解扩散现象,W、C元素与Fe、Cr元素在铁液中发生扩散反应并析出须状、块状、菊花状或鱼骨状等形态不同的复杂碳化物。碳化钨颗粒的边缘存在蜂窝状扩散层。优化了保护气体的种类,当保护气体为纯CO2时,碳化钨颗粒的边缘扩散层厚度约为5μm;堆焊层表面的磨损失重量较保护气体为纯Ar时降低了63%,该保护气体下的堆焊层耐磨性更好。硬度测试结果表明,堆焊层中碳化物的析出量随着碳化钨颗粒加入量的增多或堆焊电流的增大而增大,且其硬度值也随之升高。磨损试验结果表明,碳化钨颗粒增强铁基复合堆焊层的磨损形式主要为显微切削和塑性变形,兼有硬质相剥落。当球形碳化钨颗粒和非球形碳化钨颗粒的加入量分别为10%和15%时,堆焊层中的组织分布均匀,且磨损失重量最小,耐磨性最好;当球形碳化钨颗粒增强铁基复合堆焊层和非球形碳化钨颗粒增强铁基复合堆焊层的堆焊电流分别为240A和270A时,堆焊层的耐磨性最好。