堆焊层的化学成分对其组织和性能都有着极其重要的影响。例如，碳化物的体积分数、形状、大小、分布形式，以及基体的构成类型等。
药芯焊丝堆焊层的高硬度和良好的耐磨性是由其显微组织决定的。堆焊层组织是马氏体加少量的残余奥氏体加碳化物构成。白色初生碳化物M7C3分布在隐针马氏体和少量奥氏体的基体上。这些初生碳化物的横截面大致是六角形的，其中六方碳化物垂直于磨损面。横截面硬度是1500-1700HV。长条状是平行于磨损表面或无定向生长。截面硬度一般为1100-1200HV.它们是Fe-Cr-C系列耐磨堆焊合金中最重要的耐磨硬质相。在堆焊层组织中，碳化物大多垂直于磨损表面生长，只有少数是无定向生长。
M7C3硬质相主要起到抗磨损的骨架作用。韧性好的基体不仅可以提高抗裂的形成和扩展能力，还可以支撑硬质相。因此，硬质相与基体的良好匹配可以有效阻碍冲蚀磨粒的切割，从而获得高耐磨性能。
奥氏体和马氏体形成的混合组织是理想的耐磨基体。若为单一的奥氏体基体，在磨损过程中，基体会发生极大的弹性变形，但由于加工硬化，表面会断裂；而单一的马氏体基体.由于缺乏韧性.对碳化物的保护能力不足.在磨损过程中易发生碳化物的脆性和剥落。
由于硬质相的硬度大大高于周围基体，在磨料磨损的切向应力作用下，在硬质相与基体之间的界面区域，容易产生位错塞积和较大的塑性变形。当应力值达到一定的临界值时，会导致裂纹的萌生和扩展，从基体上剥离硬质相，而导致磨损。因此，硬质相的大小、分布和形状对微裂纹的产生和扩展起着重要作用。如果硬质相较小或呈杆状均匀分布，即碳化物的生长方向垂直于磨损表面，则在其界面形成裂纹所需的应力集中度较大，硬质相颗粒不易与基体分离。相反，如果硬质相呈较大的长叶片状，很容易在周围形成严重的应力集中，使硬质相与基体分离，导致耐磨性下降。
由此可见，获得细小均匀分布的杆状硬质有助于提高高铬合金堆焊层的耐磨性。一方面要严格控制堆焊工艺，如热输入不能太大，高温停留时间不能太长等，并限制硬质M7C3碳化物过度生长。
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