过共晶Fe-Cr-C涂层在软磨料磨损条件下,可以表现出较高的耐磨性,涂层兼具一定的耐热、耐腐蚀和抗氧化等性能,在矿山、冶金、建筑、化工等行业中得到广泛应用,但涂层在硬磨料及复杂磨料磨损条件下的耐磨性较低。为提高过共晶Fe-Cr-C涂层在硬磨料磨损条件下的耐磨性,本文采用等离子熔覆技术,在Q235钢板上制备出了过共晶Fe-Cr-Ni-C耐磨涂层,优化了镍含量和碳含量,研究了钒、铌对过共晶Fe-Cr-Ni-C涂层的影响。利用金相显微镜、扫描电镜、能谱分析仪、硬度计、磨料磨损试验机等方法对涂层的组织与性能进行了表征。等离子熔覆过共晶Fe-Cr-Ni-C涂层表面成形良好,涂层的稀释率控制在21%左右。通过提高镍含量可以有效降低涂层的裂纹敏感性,但镍含量过高会显著降低涂层的耐磨性。在一定范围内提高碳含量,可以增强涂层的耐磨性,碳含量过高会增大涂层的裂纹敏感性,使涂层的耐磨性降低。过共晶Fe-Cr-Ni-C涂层在棕刚玉磨料磨损条件下的耐磨性显著低于石英砂磨料。为提高涂层在棕刚玉磨料磨损条件下的耐磨性,在过共晶Fe-Cr-Ni-C熔覆合金粉末中,分别加入质量分数为2%、4%、6%和8%的钒。结果表明:钒元素主要分布在M7C3型碳化物中,奥氏体中的钒含量较低。随着钒含量的增加,初生M7C3碳化物的显微硬度先增加后降低;钒含量为6%时,初生M7C3碳化物的显微硬度值最高。当钒含量从2%增加到6%,涂层的相对耐磨性从3.23逐渐增加到5.35。通过在过共晶Fe-Cr-Ni-C熔覆合金粉末中加入钒元素,可以有效提高初生M7C3碳化物的硬度和韧性,有利于降低磨料对碳化物的切削磨损效应,增强涂层在硬磨料磨损条件下的耐磨性。为进一步提高涂层在棕刚玉磨料磨损条件下的耐磨性,在钒含量为6%的过共晶Fe-Cr-Ni-C熔覆合金粉末中,分别加入质量分数为1%、2%、3%和4%的铌。结果表明:在过共晶Fe-Cr-Ni-C熔覆合金粉末中复合加入铌、钒,可以在涂层中生成不规则的初生MC型复合碳化物,铌元素主要分布在初生MC碳化物中。随着铌含量的增加,初生MC碳化物的尺寸逐渐增大。当铌含量从1%增加到4%,涂层的相对耐磨性从5.35逐渐增加到11.97,但增加幅度逐渐趋于平缓。通过在过共晶Fe-Cr-Ni-C涂层中复合加入铌、钒,可以有效增加初生M7C3碳化物和共晶(γ+M7C3)组织的显微硬度,有效降低磨料对初生碳化物和共晶组织的切削磨损效应,显著增强涂层在硬磨料磨损条件下的耐磨性。通过铌、钒复合强化涂层的耐磨性明显优于单一元素铌和钒的强化效果。