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药芯焊丝自保护明弧焊方法经济性好、适应性强等特点而得到应用,但其堆焊合金因脆性相过多而易出现开裂剥落现象,这使之失效过早,严重影响先进机械设备的使用效率,增强明弧堆焊合金的韧性一直是提高其使用寿命必需解决的难题。在铁素体、马氏体和奥氏体三种基体组织中,奥氏体以其良好韧性而被用作耐冲击工况的主要基体,并利用其形变诱发马氏体相变的特点而增强其耐磨性。鉴于奥氏体基体的特点,本文采用药芯焊丝自保护明弧焊方法制备了Cr-Mn-Nb-Ti-V-Si多元合金系奥氏体基体耐磨合金。添加Nb、Ti、V等强碳化合物元素,使奥氏体基体原位析出MC型碳化物而使之强化。借助光学显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜及其附属能谱仪,配合宏观、显微硬度及耐磨性测试,考察了组元含量对其组织及耐磨性的影响。首先,研究了 Si对奥氏体耐磨堆焊合金组织及耐磨性的影响。结果表明,随着硅含量增加,y-Fe晶粒和初生的(Nb,Ti,V)C颗粒均变粗,沿γ-Fe相晶界分布的M23C6相变粗,间距增加,形态由骨架状变为离散孤立层片状,其中M代表Fe、Cr、Mn、V元素。当Si过量时,(Nb,Ti,V)C颗粒变粗,基体由γ-Fe向α-Fe转变。磨损试验结果表明,适量Si可提高合金的耐磨性,过量使之降低。以奥氏体为基体的堆焊合金的耐磨性,不仅与原位析出的(Nb,Ti,V)C颗粒及沿晶碳化物的尺度有关,而且与基体类型与晶粒尺度有关。接着,依次改变Nb、Ti、V等组元量,考察其对奥氏体耐磨合金组织和耐磨性的影响。结果表明,随着Nb含量增加,(Nb,Ti,V)C颗粒逐渐增多且尺寸变大,形态由均匀弥散变为集聚粗大状,改善了合金耐磨性,但Nb过量加入,原位析出(Nb,Ti,V)C相颗粒粗大,奥氏体基体强度不足,耐磨性反而降低。EDS能谱扫描结果显示,V组元仅有少量参与形成(Nb,Ti,V)C颗粒,大部分则固溶于奥氏体基体以及沿γ-Fe晶界分布的M23C6型碳化物。沿晶M23C6型碳化物的增多及粗大可提高磨粒切削磨损阻力,但其较易剥落而促使耐磨性降低。Ti与C先期形成TiC相,背散射图显示其可充当(Nb,V)C相的形核核心,促使(Nb,V)C颗粒的大量析出而弥散强化γ-Fe基体。但是,过量Nb、Ti、V组元加入,将促使会使得γ-Fe基体因贫碳而失稳转变,不利于改善堆焊合金的韧性。最后,考察Cr、Mn、C等组元对奥氏体耐磨合金组织和耐磨性的影响。结果表明,Cr组元提升,主要使得沿晶碳化物的数量增多且尺寸变大,适量可改善合金的耐磨性,过量则使M23C6型沿晶碳化物过粗而加大其剥落机率。当Mn含量1.9%时,堆焊合金的基体由α-Fe转变为γ-Fe;Mn继续增加,沿γ-Fe相晶界分布的M23C6型碳化物增多且尺寸变大,形态由树枝状变为团簇状。C含量增加,沿γ-Fe相晶界分布的M23C6型碳化物大量析出,尺寸变大,形态由孤立层片状变为耐磨骨架状,合金宏观硬度提升幅度大,但合金脆性也同步增加。Cr-Mn-Nb-Ti-V-Si多元合金系奥氏体基体合金的耐磨性主要取决于其胞状γ-Fe晶内原位析出的(Nb,Ti,V)C颗粒,其次才与沿γ-Fe晶界分布的碳化物有关。该合金磨损机制主要是磨粒的显微切削,具有较高的韧性,可应用于有冲击载荷的磨粒磨损工况。