Besi cor kelabu banyak digunakan dalam komponen otomotif karena kemampuannya meredam getaran, harganya yang murah, dan kemudahan pemesinan, namun rentan terhadap cacat selama produksi (rongga, distorsi, dll.) dan operasional (retak, aus, patah). Perbaikan komponen rusak lebih dipilih daripada penggantian karena alasan biaya dan waktu. Contohnya, PT. PLN menghemat banyak biaya dengan memperbaiki cylinder head yang rusak. Metode perbaikan umum seperti pengelasan (flame spray, SMAW) memiliki kelemahan, yaitu *weldability* besi cor kelabu yang rendah, menghasilkan struktur keras dan getas (besi cor putih dan martensit) dengan retak rambut karena masukan panas tinggi dan laju pendinginan cepat. Selain itu, pengelasan menimbulkan porositas, pengkasaran grafit, dan retak di area tegangan tinggi. Pengelasan SMAW membutuhkan waktu satu hari, *flame spray* 2-3 hari, dan membutuhkan juru las berkualifikasi tinggi, sehingga produktivitas rendah. *Flame spray* untuk 52 *cylinder head* bisa memakan waktu tiga bulan, tidak termasuk *finishing*. Penelitian sebelumnya mencoba metode lain seperti *friction welding* (terbatas untuk komponen kecil), *ultrasonic insert casting* (kekuatan sambungan rendah), dan *diffusion bonding*/*impact-electric current discharge joining* (sulit diterapkan pada komponen besar). Pengelasan masih populer untuk *hardfacing*. Penelitian ini bertujuan mengembangkan metode baru untuk mengatasi kelemahan pengelasan dalam perbaikan besi cor kelabu, menghasilkan ikatan metalurgi yang baik tanpa besi cor putih. Hipotesisnya adalah dengan menuangkan logam cair sejenis ke permukaan cacat dengan masukan panas rendah dan menghilangkan lapisan oksida dengan antioksidan. Selain itu, aliran turbulen logam cair dan masukan panas yang cukup untuk mencairkan permukaan cacat akan menghasilkan sambungan yang baik. Strategi penyelesaian masalah melibatkan pendekatan eksperimental (studi literatur, survei, *brainstorming*, eksperimen rancangan faktorial), pendekatan numerik (simulasi), dan analisis dimensional (formulasi matematik). Pendekatan eksperimental bertujuan untuk menemukan metode yang memenuhi kriteria penelitian, sementara pendekatan numerik dan analisis dimensional digunakan untuk menggeneralisasi proses perbaikan. Proses penyambungan dengan ikatan metalurgi yang baik akan diperoleh apabila terjadi pencampuran yang sempurna antara logam pengisi dengan logam induk. Untuk itu maka ide perbaikan baru mulai dikembangkan yaitu dengan cara mencairkan permukaan cacat terlebih dahulu dalam waktu yang tidak terlalu lama dan dilanjutkan dengan penuangan logam cair ke permukaan cacat. Pengaturan waktu pencairan permukaan dimaksudkan untuk menghindari difusi grafit yang berlebihan. Dengan demikian faktor-faktor yang memungkinkan terbentuknya besi cor putih di sekitar permukaan cacat dapat dihindari. Selanjutya, untuk menghindari laju pendinginan yang tinggi maka komponen diberi *preheat* dan *postheat* secara kontinyu. Namun, pemberian *preheat* dapat menyebabkan permukaan cacat teroksidasi sehingga dapat menghalangi penyambungan. Untuk itu maka diperlukan pelindung atau penghilang oksida besi yaitu dengan cara pemberian antioksidan, pemberian gas inert atau secara mekanik. Teknik lain yang dikembangkan untuk menghindari laju pendinginan yang tinggi adalah dengan cara mengisolasi sebagian atau seluruh bagian komponen dengan pasir, tanah lempung, atau dengan asbestos. Teknik yang terakhir ini dapat menghindari permukaan cacat dari interaksi dengan lingkungan udara luar sehingga terhindar dari terperangkapnya gas-gas dan fenomen *hydrogen embrittlement* di daerah sambungan ketika proses perbaikan dilakukan. Ide-ide baru tersebut kemudian dituangkan kedalam bentuk alternatif rancangan proses perbaikan tahap konseptualisasi. Selanjutnya, alternatif rancangan diuji melalui eksperimen untuk mendapatkan metode yang berpotensi memenuhi kriteria tujuan penelitian. Setelah metode baru diperoleh, serangkaian eksperimen dilakukan untuk menentukan parameter dan daerah harga parameter sebagai bekal dalam pengujian parameter. Laporan disertasi ini terdiri dari lima bab: pendahuluan, dasar teori, metodologi pengembangan metode baru, hasil eksperimen dan pembahasan, dan kesimpulan.