目前，国内外主要通过添加钒铁、钨铁、钼铁、铬铁等多元合金获得性能优良的堆焊材料，但是由于合金价格较高，不利于降低堆焊生产成本；当采用简单的高碳Fe-Cr铸铁合金系，虽能获得硬度较高的堆焊合金，但因其含有较高的碳，导致其抗裂性能恶化。因此，开发新的硬度高、抗裂性能好、耐磨性优且成本低廉的堆焊合金具有重要的工程应用价值。本文基于降低堆焊合金成本和使用简单合金系的原则，采用焊条电弧堆焊方法，拟通过引入微量稀土元素及添加两种主要合金铬铁和硼铁，研制一种新型的高硬度高抗裂性的Fe-Cr-B系耐磨堆焊合金。首先，通过正交试验法对堆焊焊条药皮矿物成分进行优化配置，试验研究了不同矿物成分对堆焊焊条的脱渣性、覆盖率及堆焊合金的抗裂性能的影响，获得了综合性能优良的药皮配方。采用洛氏硬度计、显微硬度计、光学显微镜、扫描电子显微镜、EDS能谱仪、直读光谱仪、X射线衍射仪等对堆焊合金进行了测试与分析。研究表明：石墨对堆焊层硬度影响小，反而恶化其抗裂性能；添加适量的稀土镁可以使堆焊组织由柱状晶和树枝晶变为均匀分布的等轴晶，细化堆焊层组织、提高抗裂性。随着硼含量的增加，堆焊合金硬度与耐磨性先增大后下降。堆焊合金的基体组织主要为马氏体与残余奥氏体，硬质相主要由显微硬度较高的Fe-Cr相、M23(C,B)6、B0.7Fe3C0.3、Fe3C以及M7C3相等组成，其中M23(C,B)6等硼化物呈菊花状或鱼骨状包裹着Fe-Cr相等生长。采用MM-200型磨损试验机和扫描电子显微镜对堆焊合金的磨损机理进行了探讨，菊花状的硼化物在磨损过程中对硬质颗粒的压入和显微切削运动有较好的阻碍作用。磨损后期硼化物受磨粒冲击载荷作用发生断裂后，下层材料将进入磨损阶段。本文所研制的堆焊合金硬度可达65HRC且无裂纹，具有较高的抗裂性和耐磨性，能适用于高应力磨粒磨损场合，可以广泛应用于矿山、水泥、煤矿机械等行业。