在铁基堆焊合金中，Fe-Cr-C堆焊合金显微组织中含有大量的M7C3型碳化物，具有较好的耐磨性[24-25]。钴基堆焊合金和铁基合金一样，在高温下具有很好的耐磨性，但另一方面，钴基堆焊合金中含有较贵重的金属，价格较高，并且在再结晶时容易产生再结晶裂纹，降低了焊接弓箭的使用性能，如果要避免裂纹，就需要对焊接件进行焊前预热、焊后缓冷等工艺进行处理，以至于使焊接工艺程序增加，不利于简化生产工艺；镍基堆焊合金的抗金属间摩擦磨损性能最好，并且具有较高的耐热、抗氧化性，但是价格昂贵[26]。83347

在铁基合金药芯焊丝中Mn元素同时作为强化剂和除氧剂，对焊缝进行保护，所以在焊接过程中，不可避免地会产生Mn的氧化物或者Mn、Fe、C的化合物。在堆焊结束的冷却凝固过程中，M7C3碳化物会在容易生长的方向体现出择优取向的特征，它们会沿堆焊金属的冷却方向生长。所以初生M7C3碳化物大多数为多边形棒状结构，其他的在凝固后期形成的共晶M7C3碳化物大多数为条状或针状形貌。其中在结晶过程中不受限制的M7C3化合物会形成六棱柱，这种化合物的横截面的硬度相比纵向截面的硬度较高，如果能按照人们预期的那样控制碳化物垂直工件表面生长，使之垂直于耐磨层表面，把碳化物做成定向排列的自生复合材料，当柱状初生碳化物与磨损表面相垂直时，会有利于材料耐磨性能的提高[27]。Fe-Cr-C耐磨合金往往具有较高的C含量和较高的Cr含量，因此，该类Fe-Cr-C合金又称高铬铸铁[28]。在实际生产中使用的高铬铸铁其C含量一般在2。5%-3。5%左右，Cr含量在10。0%-30。0%左右，属于亚共晶高铬铸铁范围[29]。这种合金具有良好的耐磨耐蚀性，并且比其他一般的材料的抗冲击性较高，所以一直广泛应用于制造用于各种恶劣环境下的工件。但是，由于工件实际工作中摩擦体系以及工作环境的复杂性，所以需要对Fe-Cr-C合金抗磨损性、抗冲击性与其微观组织结构与性质三者之间的关系进行研究。论文网

因此，影响Fe-Cr-C耐磨合金优劣的因素不仅仅包括微观结构亦和材料性能，还应当包括该合金在实际应用环境中抗磨损、抗冲击和抗腐蚀能力等力学性能以及物理性能。

由于过共晶高铬铸铁含有较多高硬度的M7C3碳化物组织，在以往的大量试验研究中发现[30]，初生碳化物M7C3主要为柱状结构，所以相对于亚共晶高铬铸铁来说，其更适合用于耐磨铸件的制造[31]。同时由于过共晶高铬铸铁中含有粗大的初生碳化物，所以，他们的韧性会有明显的下降。因存在裂纹、气孔等缺陷，所以当在用铸造方法生产尺寸较大和形状复杂的铸件时，会有许多产品不能满足实际使用的要求，造成实际生产成本提高。研究表明，添加稀土元素可以明显细化铁基堆焊组织[32,33]，Zhou等人[33]研究了Ce对Fe-24wt。%Cr-4。1wt。%C堆焊合金耐磨性能的影响，研究发现Ce元素对M7C3碳化物的异质形核起到积极的促进作用，从而细化碳化物，改善其耐磨性能和强韧性。稀土细化堆焊合金的研究工作获得了成功，在很大程度上提高了堆焊合金的耐磨性能。

在现有的对药芯合金堆焊的研究中，对以手工电弧堆焊获得的高碳耐磨合金初生碳化物的定向生长技术方面的研究不多。其中王智慧[34]采用自行研制的Fe-Cr-C系耐磨堆焊药芯焊条，通过加入不同的合金元素，以及严格控制各种焊接参数和焊接工艺，对初生碳化物的定向生长产生了有效的控制，研究发现化学成分和冷却方式是影响初生碳化物的生长方向的两个重要因素，所以通过试验研究了碳含量、铬-碳比、冷却方式对初生碳化物生长方向的影响。