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本文根据目前钢齿牙轮钻头齿面强化材料主要采用的是颗粒铸造硬质合金和少量金刚石的实际出发，考虑到金刚石在焊接过程中容易出现石墨化，以及焊接接头连接强度较低，硬质合金在氧—乙炔焰堆焊过程中出现严重烧损熔化，牙齿耐磨性不够高等问题。提高钻头齿面寿命成为目前石油天然气勘探开发的主要课题之一，本文开展了钢齿牙轮钻头齿面强化材料及强化工艺的研究。针对钢齿牙轮钻头使用工况，以目前钢齿牙轮钻头材料20Ni4Mo做焊接试样基体材料，通过理论分析与试验研究，取得了一些研究成果。本文主要完成了以下几方面的工作： 1．磁选热稳定性良好的优质人造金刚石作钢齿牙轮钻头齿面强化材料；完成了焊接金刚石用胎体材料的预合金化工艺研究；开展了金刚石表面金属化处理方法与工艺研究和焊接金刚石用热绝缘剂研究。 2．优选耐磨性能更好的球形硬质合金。采用合适的热绝缘剂，研制特殊的堆焊焊条，实现了球形硬质合金的无烧损焊接。 3．采用可以控制焊接气氛、价廉的氧乙炔焰焊接工艺，实现了金刚石以及硬质合金的高温焊接。 4．实现了硬质合金与金刚石的复合焊堆焊，充分发挥了两种超硬材料的综合优异性能。 5．通过大量焊接试样的金相照片观察和各种检测试验，证明了金刚石、硬质合金、胎体以及基体相互之间实现了良好的冶金结合，保证了焊接强度，保持了耐磨材料的优异性能。 6．通过焊接工艺研究，使金刚石材料在钢齿牙轮钻头强化时不降低品质、不出现石墨化变化，硬质合金不出现烧蚀现象。 本文对金刚石盐浴渗覆Ti、真空包熔金属化工艺、焊接热绝缘剂以及复合焊堆焊工艺的研究，解决了金刚石与硬质合金的焊接难点，综合应用了两种超硬材料的优异性能，为提高钢齿牙轮钻头齿面强化质量开辟了一条有效的新途径。