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随着模具行业的快速发展，模具钢消耗量不断增加，为提高模具寿命降低成本，人们越来越关注失效模具的修复和再利用问题。通过对失效曲轴模具和压力机连杆模具的分析，研制了新型Fe-Cr-Mo-Ni-W系热作模具堆焊药芯焊丝，采用氩气保护电弧焊方法制备堆焊合金，深入研究了Nb元素和C元素含量对Fe-Cr-Mo-Ni-W系热作模具堆焊合金组织及性能的影响规律。主要研究结果如下: 通过对两种失效模具的分析，发现曲轴模具的主要失效形式为凸缘磨损、变形和桥部磨损，当使用的模具钢韧性较差时还会发生整体开裂。压力机连杆模具主要失效形式为连杆的工字型和凸起部位堆塌、磨损和模具桥部磨损。通过选用具有较好韧性的FT1药芯焊丝作为曲轴模具的打底层，可防止模具开裂，选择有较好韧性、热稳定性的FT3药芯焊丝作为曲轴模具的工作层，以增加模具的耐磨性和抗软化能力。压力机连杆模具的修复选用具有较高硬度和较好热稳定性的FT4药芯焊丝。修复后的两种模具的使用寿命均提高2～3倍，降低了生产成本。 设计了Fe-5.0Cr-2.5Mo-0.5Ni-2.0W-xNb(x=0，0.5，1.0，1.5，2.0wt.％)系堆焊药芯焊丝，焊态下堆焊合金的组织分别为:板条马氏体+残余奥氏体、板条马氏体+残余奥氏体+碳化物、板条马氏体+碳化物、板条马氏体+铁素体+碳化物。发现随着Nb含量的增加，碳化物由均匀弥散分布变为网状分布，堆焊合金焊态硬度整体呈下降趋势。Nb含量为0～1.0wt.％时，堆焊合金在550℃回火后，随回火时间的延长，堆焊合金硬度值变化很小，具有较好的热稳定性。当Nb含量为1.5wt.％和2.0wt.％时，随着回火时间的延长，堆焊合金硬度先升高后降低，硬度值变化较大，热稳定性变差。Nb元素的加入可提高堆焊合金抵抗热疲劳裂纹的能力，但随着Nb含量的增加热疲劳裂纹抵抗能力降低。 Fe-5.0Cr-2.5Mo-0.5Ni-2.0W-1.5Nb-xC(x=0.25，0.35，0.45，0.55wt.％)系堆焊药芯焊丝，焊态下的金相组织分别为:铁素体+马氏体+碳化物、下贝氏体+碳化物、马-贝复相组织+碳化物、针状马氏体+残余奥氏体+碳化物。发现随着C含量的增加，碳化物逐渐长大并聚集，焊态硬度逐渐增加。随着550℃下回火时间的增加，堆焊合金硬度先升高再降低，具有较好的抗软化性能。C含量由0.25wt.％增加到0.45wt.％，堆焊合金抗热疲劳裂纹能力逐渐增强，C含量为0.45wt.％的堆焊合金具有较好的抗热疲劳裂纹能力，且优于作为对比用的H13钢和9580堆焊合金。但当C含量增加至0.55wt.％时，堆焊合金变脆，抵抗热疲劳裂纹性能大大降低。