表层贫钴、中间层富钻、心部具有平衡含量钻的梯度结构WC-Co硬质合金同时具有高的强度及韧塑性,在矿用工具方向具有重要应用。本文通过物相分析、显微组织图像分析、热力学分析、力学性能测试等手段研究了梯度结构硬质合金Co相梯度形成机制、渗碳过程中显微组织的演化以及对力学性能的影响。获得以下主要结论：(1)贫碳硬质合金可以通过渗碳制备钻相呈梯度分布的硬质合金,其液相钴迁移驱动力归因于液相体积不均导致的液相迁移压力(liquid migration pressure, LMP)和液相中溶质浓度梯度导致的渗透压；渗碳导致的溶质原子浓度梯度及其溶解析出长大机制使梯度结构硬质合金WC平均晶粒尺寸沿梯度方向逐渐减少。(2)采用快速冷却能在一定的程度上抑制WC晶粒的溶解析出长大,保持WC晶粒高温形貌,缓解应力集中,并且提高Co相中固溶元素的含量；Co相呈梯度分布而产生的宏观残余应力以及逐渐增强的韧性能有效地抵抗裂纹的扩展,提高材料的抗弯强度。(3)硬质合金疲劳裂纹在亚表面萌生,应力集中效应、相变效应作用明显,梯度结构硬质合金的疲劳极限比均质硬质合金高；在循环应力的作用下马氏体相变使Co相发生而变脆,成为裂纹扩展的快速通道,疲劳裂纹沿平行于Co相梯度方向扩展。(4)A1203填料中加入Mg(OH)2能有效改善氢气烧结时的脱碳气氛,形成仅表层均匀脱碳的显微组织；预烧坯通过渗入合适浓度的偏钨酸铵溶液,能够制取脱碳厚度可控,且脱碳程度由表及里梯度分布的WC-Co硬质合金。