Наплавка стала наиболее важным и эффективным способом борьбы с износом. Особенно широко наплавка применяется при ремонте и упрочнении новых деталей металлургического оборудования (засыпные аппараты доменных печей, катки мостовых кранов, рабочие органы дробилок, пескометов, валки горячей прокатки, штампы и др.) сельскохозяйственной техники (лемеха плугов, диски борон, лапы культиваторов), дорожных и строительных машин (зубья и ковши экскаваторов, деталей бульдозеров, грейдеров, лопатки и брони асфальтосмесителей и др.) в кирпичном, стекольном, керамическом производствах, изготовление огнеупорных изделий (прессформы, рабочие детали брикетных прессов), рудомелющие агрегаты, на железнодорожном транспорте (колесные пары электровозов и тяговых агрегатов, автосцепок и др.), лесопильной промышленности (зубья рамных пил, коросниматели, машины для приготовления щепы), рабочие поверхности ходовой части машин гусеничного хода, в автомобильном транспорте (клапаны двигателей внутреннего сгорания), в буровой технике (узлы и детали бурильного оборудования и инструмента, шарошки буровых долот, поршневые буровые насосы, трубные системы, по которым прокачивают жидкость или газ с абразивом) и многое другое в иных отраслях народного хозяйства [177].
Масса сплава, наносимого в процессе наплавки, обычно невелика и составляет 2-6 % массы самой детали, что определяет высокую экономическую эффективность наплавки. Наплавка позволяет повысить износостойкость детали в зависимости от наплавочного сплава и условий эксплуатации в 2-10 раз, а в некоторых случаях и более, сэкономить тысячи тонн стали (часто высоколегированной) снизить трудовые затраты и простои при ремонте оборудования. Задача повышения износостойкости и срока службы деталей машин методом наплавки износостойких покрытий стала насущной для современной техники [178].
Чаще всего наплавку применяют как восстановительную операцию начальных формы и размеров детали. Наплавочным материалом может быть как материал упрочняемой детали, так и иной с более высокими механическими и физико-химическими характеристиками. Развитие этого метода упрочнения сводится к поиску более износостойких материалов, чем материал упрочняемой детали. В качестве наплавочных материалов обычно используют легированную сталь. Главные факторы, регламентирующие износостойкость: химический состав наплавленного материала, возможность последующего дополнительного упрочнения, структурная устойчивость наплавленного слоя в условиях температурного воздействия при изнашивании.

Обычно наплавочные материалы различают по составу и свойствам. В США [100] наплавочные материалы разделяют в зависимости от химического состава на четыре группы: 1) мало легированные на железной основе (от 2 до 12 % легирующих элементов); 2) высоколегированные на железной основе (от 12 до 50 % легирующих элементов); 3) материалы на основе никеля и кобальта; 4) материалы, содержащие в основном карбиды вольфрама (75 % и выше).
Наиболее распространённые износостойкие наплавочные материалы включают в себя: аустенитные высокомарганцовистые стали, хромистые стали, карбидные стали класса быстрорежущих, высокохромистые чугуны; хромовольфрамовые теплостойкие стали, кобальтовые сплавы с хромом и вольфрамом, никелевые сплавы с хромом и бором, никелевые сплавы с молибденом, карбидные спечённые сплавы и т.д. [66,177]. Система легирования наплавочных материалов охватывает большой перечень сочетаний: Fе-С-Сr; Fе-С-Мn; Fе-С-W; Fе-С-Сr-Мn; Fе-С-Сr-В; Fе-С-Сr-Ni; Fе-С-Мо; Fе-С-Сr-Мо; Fе-С-Сr-W; Fе-С-Сr-W-V; Fе-С-Сr-W-В и т.д. Основные структурные составляющие таких сплавов после наплавки: мартенсит (58...60 НRС); аустенит (35...40 НRС); перлит (50 НRС); аустенит и ледебурит (40...50 НRС); ледебурит и карбиды (60... 63 НRС); сорбит (50... 52 НRС) и т.д. Количество углерода и легирующих элементов в наплавочных сплавах обычно колеблется в широких пределах: С- от 0,3 до 4,8 %; Сr - от 2 до 30 %; Мn - от 0,5 до 15 %; W - от 1 до 18 % ; В - от 0,1 до 6 %.

Износостойкость наплавочных материалов существенным образом зависит от типа и количества карбидной фазы в сплавах. Карбиды способствуют также сохранению устойчивости начальной структуры сплава при эксплуатации, осложненной повышенной температурой. Чаще всего упрочняющая фаза в наплавочных сплавах содержит карбиды: Fе3С; Мn3С; Сr7С3; W2С; WС; VС; ТiС; В4С, Мо2С, и др., а также карбобориды, нитриды, железа и легирующих элементов.

В дорожном строительстве для приготовления битумоминеральных смесей широко используются двухвалковые смесители периодического действия. К одной из наиболее быстроизнашивающихся деталей смесителя относятся лопатки роторов. Исследования [225] показали, что большей износостойкостью в условиях работы лопаток асфальтосмесителей обладают сплавы, имеющие упрочняющую фазу в виде боридных игл. При этом в ряде работ указывается, что максимальный эффект увеличения способности сплава к сопротивлению абразивному разрушению достигается когда боридные иглы расположены перпендикулярно плоскости изнашивания. Ориентация боридной иглы в матрице сплава зависит от направления теплоотвода и совпадает с ее большой осью. Таким образом, при разработке технологии наплавки лопаток асфальтосмесителей необходимо подходить с позиций максимального использования такого важного резерва, как направленная кристаллизация сплава, позволяющая полнее реализовать потенциальные возможности, заложенные в данных износостойких материалах.
Потеря массы при испытании в условиях малых давлений абразивной среды незначительно зависит от содержания первичных карбидов и эвтектики особенно когда содержание углерода выше 4,2 % [210].

В работе [211] отмечается существование корреляции между количеством больших первичных карбидов и величиной износа при больших давлениях абразивных тел. Наличие большого количества карбидов VС и NвС, вторичных карбидов МеС, МеС3, а также карбидов, находящихся в вязкой матрице, которая препятствует их выкрашиванию, обеспечивает высокую износостойкость наплавленного металла. Оптимизация наплавленного металла системы Fе-С-Мn-Сr-V-Nb-В при наплавке шнеков шлаковых центрифуг обеспечила увеличение износостойкости в 5-6 раз по сравнению с электродами марки Т-590 и в 2-3 раза по сравнению с наплавками порошковой проволокой ПП-АН170 [215].
Величина износа возрастает по мере уменьшения размеров первичных карбидов и увеличения расстояния между ними [215]. Микролегирование и модифицирование при электрошлаковой наплавке обеспечило высокие механические свойства, горячую твёрдость, износостойкость и термическую выносливость металла типа 100ХНМ и 100СХНМ [216].
Существенным недостатком высоколегированного наплавленного металла является появление трещин, как в самом процессе наплавки, так и при последующей эксплуатации детали. Образование трещин в тонком поверхностном слое связано с увеличением напряжений в результате фазовых превращений и разрушении карбидной эвтектики.
Для стабилизации твёрдого раствора и изменения карбидной эвтектики наплавленный металл модифицировали феррониобием ФН-1. Структура металла приобрела мелкозернистое строение с мелко раздробленной карбидной эвтектикой, что исключило появление трещин в наплавленном металле [221].

Для восстановления износостойкой наплавки зубьев ковшей экскаваторов австралийские исследователи рекомендуют сложные сплавы на основе железа, содержащие 5 % С; 22 % Сr; 7 % Nb и 1,0% В, или 5% С; 6 % Сr; 7 % Тi;, а также карбиды вольфрама в матрице на основе никеля. Объём карбидной фазы в таких сплавах достигает 80%. Однако при этом, как сообщается в работе [213], была достигнута сопротивляемость абразивному изнашиванию с сочетании с высокой пластичностью и хорошей способностью противостоять ударным нагрузкам.
При производстве строительных материалов, в дорожном строительстве, а также при выполнении земляных работ широко используется оборудование оснащенное элеваторами ковшевого типа, осуществляющим транспортировку сыпучих материалов на определенные расстояния. Надежность работы данных механизмов определяется главным образом сроком службы ковшей элеваторов, которые в процессе эксплуатации подвергаются изнашиванию высокоабразивными смесями песка, щебня, отсева и т.п., что приводит к быстрому разрушению захватывающей рабочей кромки ковша, уменьшению его емкости и, как следствие, к снижению производительности и увеличению энергозатрат.
Недостаточный срок службы ковшей элеватора ведет к необходимости их частой замены, а следовательно, к остановке технологического цикла, что вызывает значительное снижение рентабельности производства за счет увеличения затрат связанных с ремонтом и простоями оборудования.
Исходя из этого, авторами [223] была поставлена задача - разработать на основе системы легирования Fе-С-Сr-В-Si, не содержащей дорогих легирующих элементов, сплав для защиты ковшей элеваторов. В процессе работы было проведено большое количество лабораторных испытаний различных сплавов (табл.2.3). В качестве абразивной массы использовали кварцевый песок Часов - Ярского (Украина) месторождения, физические и механические свойства которого представлены в таблице 2.4 Промышленные испытания проводились на натурных образцах деталей. Для надежной сходимости результатов испытаний изготавливали пять натуральных образцов, упрочненных одним составом.

Производственные испытания проводили на элеваторе установки типа АСУ Д-597 при транспортировке смеси кварцевого песка (фракции до 1 мм) и 20-40% крошки гранита (фракции 0,5-2,5 мм), при температуре смеси 5-10°С и относительной влажности 25-30% в течение 360 часов машинного времени (что составляет в среднем 45-50 смен работы оборудования).