磨料磨损是造成工业生产过程中机械设备及其零部件失效的一个重要因素,为了提高机械零件的耐磨性能、减少磨损失效带来的经济损失以及降低生产成本,铁基陶瓷复合堆焊合金的研究具有重要的实际意义。此外,为了进一步改善堆焊层的抗磨损性能,提高堆焊合金的工艺性,在确定合金系统的基础上引入纵向直流磁场,研究不同磁场参数对堆焊层的成形、组织和性能方面的影响规律。试验以钛铁粉、高碳铬铁粉、还原铁粉、石墨为原材料,按照铁、铬、钛、碳不同元素质量配比混合成不同的合金粉末,均匀涂敷在低碳钢表面,采用等离子弧堆焊设备在不同堆焊电流下进行堆焊试验,以选取最佳堆焊电流,在最佳堆焊电流下施焊,原位合成TiC、M₇C₃陶瓷硬质相。利用X射线衍射仪、扫描电镜、光学显微镜、能谱分析仪、洛氏硬度计、显微硬度计及湿砂磨损试验机等试验设备对堆焊层进行检测,并根据相图和热力学等理论基础进行综合分析和比较,得出耐磨性能最好的合金系统。以最佳合金系统的粉末为基础,在堆焊过程中引入纵向直流磁场进行堆焊,探讨磁场参数对堆焊层的影响。结果表明,堆焊速度为20mm/min,堆焊电流为150A时堆焊层的成形性较好,堆焊层原位合成了TiC和M₇C₃硬质相;在相同堆焊参数下,当Cr元素添加量为19.8%,Ti元素的添加量为4.5%时,堆焊层中形成了大量的M₇C₃和TiC硬质相,堆焊层表面硬度达到66.4HRC,磨损量为0.1284g,耐磨性能最佳;外加纵向直流磁场可以显著改善堆焊层的成形性,磁场电流达到2A以上时堆焊层成形性较好;堆焊过程中母材对堆焊合金的稀释作用随着磁场电流的增加而增大,当磁场电流为2～4A时,堆焊层与母材间的过渡层厚度适中,没有影响到堆焊层中M₇C₃和TiC硬质相的数目,且冶金结合良好;磁场电流为4A时,堆焊层表面M₇C₃硬质相均呈六角形分布,堆焊层表面硬度达到68.8HRC,磨损量为0.0810g,堆焊层的综合性能最好。