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随着我国模具钢消费量的不断攀升以及模具行业的快速发展，失效后模具的修复再利用问题逐渐成为现阶段模具行业重点研究的方向之一。针对这一问题并结合热作模具钢的性能要求，本课题通过合金配方的调整，设计制备了Fe-Cr-Mo-Ni-W系热作模具堆焊药芯焊丝，并采用氩气保护电弧堆焊工艺制备铁基热作模具堆焊合金。通过金相(OM)、SEM、TEM、XRD、XRF、硬度测试、热稳定性试验、抗热疲劳裂纹试验等试验方法，重点研究了金红石、石英含量对熔渣覆盖及脱渣特性的影响，以及C、W元素含量对铁基热作模具堆焊合金组织及性能的影响规律。具体研究结果如下: 本课题所制备的药芯焊丝粉芯中金红石含量为2wt.％时，焊缝表面渣壳较薄，造成脱渣困难，当金红石含量提升至5wt.％和8wt.％时，熔渣覆盖及脱渣性有明显改善。当所设计药芯焊丝粉芯中石英含量为1wt.％和2wt.％时，熔渣流动性较差，焊缝中间部分脱渣容易而两侧脱渣困难。当金红石、石英含量分别为5wt.％和3wt.％时，熔渣覆盖及脱渣性良好，夹杂物数量及尺寸低，硫、磷含量较纯金属芯焊丝分别下降16％和18.3％，在工程实际应用中具有优异的焊接工艺性。 Fe-9.0Cr-2.7Mo-1.7Ni-xC堆焊合金中C含量小于0.03wt.％时，焊态及550℃回火热处理后组织无明显变化，均由铁素体+板条马氏体构成，硬度也保持在27HRC左右。C含量由0.1wt.％增加至0.24wt.％过程中，焊态硬度值由46.5HRC逐渐增大至51.5HRC，相同热处理时间下，550℃热处理后硬度也逐渐增加，并且随着热处理时间的延长，堆焊层硬度逐步降低并趋于平缓，热稳定性与国外同类焊材9650及FW4相近。当C含量由0.1wt.％增加至0.24wt.％时，焊态组织由板条马氏体逐渐变为板条马氏体+残余奥氏体，并随C含量的增加，残余奥氏体含量逐渐提高，550℃回火热处理后，板条马氏体进一步细化，残余奥氏体边界更加清晰。当Fe-9.0Cr-2.7Mo-1.7Ni-xC堆焊合金碳元素含量为0.14wt.％时，抗热疲劳裂纹性能良好，略好于国外同类焊材9650及FW4，并明显优于热作模具钢5CrNiMo，具有良好的工程实际应用效果。 Fe-9.0Cr-2.7Mo-1.7Ni-0.14C-xW堆焊合金中W含量由0wt.％增加至1.0wt.％的过程中，金相组织无明显变化，主要由板条马氏体+残余奥氏体构成，随着合金中W含量的增加，堆焊合金焊态硬度由46.7HRC逐渐增加至48.5HRC，热稳定性逐步提高，而抗热疲劳裂纹性能逐渐降低。W含量分别为0wt.％和0.5wt.％的堆焊合金650℃氧化100h后，单位面积增重远低于5CrNiMo钢，略低于9650及FW4，经评级达到完全抗氧化性级别。