原位自生金属基复合材料因具有高比强度,与基体有良好的润湿性和结合强度,已成为国内外研究的热点。本文选用廉价的钨铁和石墨作为原位合成WC的钨源和碳源,采用氩弧焊方法在Q235钢表面熔覆一层性能优良的耐磨涂层。同时借助光学显微镜、扫描电镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)、洛氏硬度计、显微硬度计以及磨粒磨损试验机等实验仪器,研究了C/W、Si、Mn、外加WC粉末以及预烧结处理对氩弧熔覆原位制备WC颗粒增强涂层组织与性能的影响。研究结果表明:(1)当C/W小于1:1时,涂层中未发现WC颗粒,涂层中的碳化物主要以Fe3W3C等为主。当C/W为1.25:1时,涂层中开始生成WC。而当C/W为1.5:1时,涂层中的WC含量增加,且分布较为均匀,此时涂层的耐磨性达到最佳。(2)合金元素Si对涂层组织和性能有显著影响。随着硅含量的增加,碳原子聚集倾向增大,致使涂层中形成多个富碳区域,提高WC的形核率。当硅含量为5%时,WC分布较均匀,对基体构成了良好的阴影保护效果。其相对耐磨性达到最高,是基体的58倍左右。而合金元素Mn对涂层的组织没有显著影响,但对涂层的性能有明显作用。随着锰含量的增加,涂层硬度增加,而涂层的耐磨性则呈先升高后下降的变化规律。(3)外加WC粉末作为非均匀形核的形核基底,大大增加了原位合成WC的形核率。当外加WC含量达到5%时,原位合成的WC均匀分布在涂层中,其耐磨达到最佳。而钨铁与石墨经过预烧结后,钨铁表面吸附有大量的石墨,从而使得存在多个富碳区域。在电弧反应过程中,涂层中生成了大量的WC颗粒且均匀分布于涂层中上部,涂层耐磨性大大提高。