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堆焊技术是表面工程技术的重要手段之一.采用堆焊方法,可以在零部件表面获得具有耐磨、耐热或耐蚀等特殊性能的合金层,目前在增材制造领域广泛应用.亚共晶 Fe-Cr-C 堆焊合金初生相为奥氏体(γ-Fe),与初生相为 M7C3碳化物的过共晶Fe-Cr-C堆焊合金相比不易剥落和开裂,但其耐磨性较差.所以,本论文拟在亚共晶Fe-Cr-C堆焊合金加入微合金化元素M(M=V?Nb?Ti),通过细化初生奥氏体后,提高合金的塑性和硬度,使合金具有更高的耐磨性. 本文以亚共晶Fe-Cr-C堆焊合金为研究对象,分别制备加入不同含量的C和Nb，C和Nb的比例保持为1∶2以及加入Ti和V元素的六种堆焊涂层试样,研究微合金元素M(Nb?Ti和V)对亚共晶Fe-Cr-C堆焊合金试样显微组织和耐磨性的影响.采用Bramfitt 二维点阵错配度理论计算 NbC 成为奥氏体异质形核核心的有效性;采用第一性原理,在计算NbC的弹性常数、显微硬度、杨氏模量、各向异性因子、泊松比基础上,计算NbC/γ-Fe界面结合能和界面键合等性质,分析NbC对γ-Fe细化机制. 本文对堆焊合金试样进行荧光和硫、碳成分分析,合金的实际化学成分符合预期设计要求.根据合金的化学成分,进行了相图计算.结果表明堆焊合金初生相为奥氏体(γ-Fe),为亚共晶组织.XRD相组成结果表明,#1和#2试样的主要相组成为γ-Fe和(Fe,Cr)7C3碳化物,#3和#4试样的主要相组成为γ-Fe、(Fe,Cr)7C3碳化物和NbC，#5试样的主要相组成为γ-Fe、(Fe,Cr)7C3碳化物和TiC,#6试样的主要相组成为γ-Fe、(Fe,Cr)7C3碳化物和VC.堆焊合金的金相显微组织分析表明,#4试样组织最为细小，#6试样组织球化程度较大.SEM分析表明,初生奥氏体围绕着NbC和TiC生长，VC 则少量存于初生奥氏体中.显微硬度与宏观洛氏硬度试验分析表明,#4 试样洛氏硬度值最高,#6试样次之.纳米压痕分析表明,NbC的纳米压痕硬度较高.磨损试验表明,#4 试样磨损量最小,#6 试样次之.计算结果表明,NbC/γ-Fe 的错配度为 8.35%,表明 NbC 作为奥氏体的异质形核核心是中等有效的;NbC-C(Nb)-OT、NbC-C(Nb)-MT、NbC-C(Nb)-HCP界面的原子间距分别为3.461 ?、2.924 ?、2.648 ?,界面结合能分别为0.59J/m2、0.72J/m2、1.07J/m2,说明NbC-C(Nb)-HCP界面原子结合力最强,原子间距最小,界面最稳定.