自改革开放以来,激光技术、信息技术、新材料技术的融合,造就了如今堆焊技术的崭新时代。堆焊技术制备耐磨材料正是随着工业抗磨损需求的加大而快速发展起来的,并成为最具经济效益的耐磨材料表面强化技术之一。本文以带极堆焊方法和药芯焊丝两种堆焊方法来制备Fe-Cr-C-N-Ti和Fe-Cr-C-N-Al系耐磨复合强化合金。对比了两种焊接方法下元素过渡的差异;探讨了不同合金体系下硬质相的种类和在复合强化合金中的分布情况;分析了不同硬质相对强化合金组织的影响规律,并探究了两种合金体系下硬质相对强化合金硬度的影响及磨损机理研究。研制了Fe-Cr-C-N-Al和Fe-Cr-C-N-Ti两种合金体系的药芯焊丝。其中Fe-Cr-C-N-Al系药芯焊丝制备的复合强化层硬度可达到64.5HRC,最小磨损量达到0.074g;Fe-Cr-C-N-Ti系药芯焊丝制备的复合强化层最高硬度为63.4HRC,最小磨损量为0.106g。通过带极堆焊实验制备Fe-Cr-C-N-Al系耐磨复合强化合金,并对焊剂渣系进行了合理化设计。由于过度系数低,复合强化层中几乎没有Al,N元素,因此没有形成AlN陶瓷硬质相。然而在复合强化层中发现了亮白色的（Cr,Fe）₇（C,N）₃复合碳氮化物,并随着Cr元素的增加,其数量也随之增加。（Cr,Fe）₇（C,N）₃复合碳氮化物呈不规则多边形和棒状。磨料磨损试验显示,（Cr,Fe）₇（C,N）₃复合碳氮化物可改善复合强化合金的耐磨性能并且其耐磨性能与复合碳氮化物的数量和分布有关。通过药芯焊丝堆焊方法制备了Fe-Cr-C-N-Al系耐磨复合强化合金。复合强化合金的显微组织为针状马氏体+残余奥氏体+共晶碳化物+AlN陶瓷硬质相。AlN陶瓷硬质相在沿奥氏体晶界处析出,并分布在晶界处,呈规则四边形弥散分布在基体组织中。AlN不能作为M₇C₃的异质形核质点。AlN陶瓷硬质相的存在提高了复合强化合金的耐磨性能。AlN和共晶碳化物联合作用下,其耐磨机制比单一复合碳化物硬质相要优越。通过明弧自保护药芯焊丝堆焊的方法制备Fe-Cr-C-N-Ti系耐磨复合强化合金。复合强化层中原位合成了Ti（C,N）碳氮复合物硬质相。随着Ti元素含量的增加,复合强化层中原位合成的Ti（C,N）碳氮复合物硬质相数量也随之增加。大部分硬质相分布在晶内,少部分沿晶界分布。Ti（C,N）碳氮复合物可作为M₇C₃的异质形核质点,为M₇C₃的依附生长提供可能,细化其晶粒。Ti（C,N）碳氮复合物和共晶碳化物共同组成的耐磨骨架可有效提高Fe-Cr-C-N-Ti系复合强化合金的耐磨性能。