为了获得高硬度的耐磨堆焊层合金材料，国内外专业领域的学者做了大量的试 验。其中，Daemen 提出的一个观点，成为共识。即利用堆焊时某些强碳化物形成合 金元素与基体中的碳形成碳化物硬质相，这些碳化物可在磨损过程中替代基体起耐磨 骨架作用来提高堆焊层耐磨性。基于这一共识，国内外相关学者在碳和微合金元素的 组合上进行了许多卓有成效的尝试。81344

前面提到 Fe-Cr-C 基合金由于组织中存在 M7C3 型碳化物而具有较好的耐磨性， 但是因为 M7C3 型碳化物较为粗大，在服役期间，碳化物易大量地剥落，导致严重限 制了对基体耐磨性的改善能力。所以还需寻找一种能进一步优化综合性能的合金元 素，和 Cr 共同作用。

经过 40 多年的研究完善和发展，V、Nb、Ti 等微合金化技术，在工艺生产、合 金设计原理、应用领域等诸多方面都得到了巨大的完善和发展。V 元素作为唯一一 种既可在铁素体中随机析出，又可以控制其在 γ-Fe→α-Fe 过程中相间析出的微合金化元素，在低合金高强度钢中应用前景广泛[21,22]。

V、Nb、Ti 等微合金元素能与钢中的碳元素和氮元素结合，在钢液冷却的过程中 形成细小的碳氮化物，这种碳氮化物不仅具有很强的析出强化作用，而且还能起到抑 制再结晶的作用。更重要的是，在奥氏体晶粒长大的过程中，它能有效抑制奥氏体晶 核，使奥氏体细化从而达到细晶强化的作用。许多工业生产中，在微合金钢中加入一 些微合金元素，在轧制和冷却的过程中，能起到有效的析出强化和细晶强化作用，改 善了钢的组织特点，能获得最高高达 400-600MPa 的屈服强度和优良的塑韧性。从 而提高钢的使用性能。而且，细晶强化在改善金属材料性能上，一直是重点，因为细 晶强化是唯一能够在提高金属材料强度的同时，又提高其塑韧性。因此，多年来人们 一直努力企图通过多种手段细化晶粒。将钢铁材料晶粒细化到微米甚至亚微米级别的 范围内。有研究表明，钢铁材料从传统晶粒尺寸(l0μm 或稍大)细化到 lμm 时，其强 度将提高一倍。论文网

在 V、Nb、Ti 三种微合金元素中，V 在金属材料中具有最高的溶解度，所以它 是最常用也是最有效的强化元素。

V 的作用可大致归纳为以下三点： (l)较大的溶解度

微合金化合金元素在钢中的溶解度会对材料的加工工艺如控轧工艺等产生一定 的影响，进而影响到钢材的各种性能。这是因为当 V 在高温条件下与基体中的碳和 氮生成碳氮化物后，由于溶解度大的原因而大量溶入奥氏体区，导致在随后冷却时， 碳氮化物很难析出，从而大量地被保留在奥氏体中，并成为奥氏体在形核时的中心点， 起到析出强化的作用[21]。

图 1-1 微合金化氮化物和碳化物的固溶度积[23]

并且，经研究发现，V 在钢中的溶解温度也比较低。所以，虽然，随着温度的降低，V 的溶解度有所下降，但是在高温下溶入奥氏体中的 V 也不会因为在冷却的过 程中随着温度的降低而析出太多。图 1-1 是微合金元素碳、氮化物的溶解度曲线，从 图中的曲线可以发现，VN 比 VC 的溶解度低，所以在高温奥氏体区可以析出 VN， 从而阻止了奥氏体晶粒长大；在较低的温度下 VC 能在铁素体区析出，起到析出强 化的作用。

另外一点，在高温条件下，奥氏体会发生粗化的现象，粗大的奥氏体组织对合金 的性能影响很大。但是在加热时，不可避免温度的上升。然而在加入了钒之后，由于 在低温下溶解度也高，所以，对于加钒的金属材料来说，可以双重效果细化晶粒、细 化组织，使金属具有优良的性能。 V在堆焊合金中的研究现状:http://www.youerw.com/yanjiu/lunwen_95007.html