磨损是材料消耗的主要形式,在工业生产中造成了大量零部件失效,是限制机器使用寿命和造成经济损失的重要原因。通过铸渗工艺在材料表面复合一层耐磨合金层,可以大大提高材料的耐磨性能,并且具有成本低、复合层厚等优点。目前铸渗的研究主要集中在不同铸渗层体系的制备与耐磨性能方面,对铸渗层形成机理缺乏研究。CALPHAD（CALculation of PHAse Diagram）方法可以通过建立多元材料体系的热力学和动力学数据库,对材料的相转变、热力学性质和扩散行为等进行计算模拟,使材料开发从经验设计到科学设计转变。本文以Fe-Cr-C和Fe-Cr-Ni-C铸渗层为研究对象,利用CALPHAD方法,建立了Fe-Cr-Ni-C体系的热力学数据库,结合文献报道的动力学参数,对铸渗层的形成机理进行了研究,探究了CALPHAD方法对铸渗层设计的指导意义。（1）基于文献报道的相图和热力学性质数据,对Fe-Cr-Ni-C体系所有子二元系和三元系的热力学描述进行了严格评估,对其中Fe-Ni-C子三元系的热力学参数进行了优化,构建了更为精准的Fe-Cr-Ni-C体系热力学数据库。通过关键Fe-Cr-Ni-C合金凝固信息的实验研究,对本文建立的热力学数据库的可靠性进行了验证。构建的热力学数据库可以准确预测Fe-Cr-Ni-C体系的相平衡、热力学信息和凝固过程。（2）在ZG45钢表面铸渗了不同Cr含量的Fe-Cr-C铸渗层,利用建立的热力学数据库和修正的Scheil-Gulliver凝固模型准确预测了Fe-Cr-C铸渗层的凝固过程和M₇C₃的含量,Fe-Cr-C铸渗层组织由初晶奥氏体以及奥氏体与M₇C₃的共晶组织组成,随着Cr含量的增加,铸渗层中M₇C₃增多,进而铸渗层硬度变高。结合扩散动力学分析,铸渗过程中元素在液相中的扩散远远大于元素在固相中的扩散,过渡层随着Cr向45钢基体中的扩散熔点降低,使得液相扩散阶段更长,因此随着Cr含量的增多,铸渗层厚度增加,并且受各元素扩散能力的影响,形成的过渡层厚度为50～100μm。（3）在ZG45钢表面铸渗了不同Ni含量的Fe-Cr-Ni-C铸渗层,利用本文建立的热力学数据库和修正的Scheil-Gulliver凝固模型准确预测了Fe-Cr-Ni-C铸渗层的凝固过程和M₇C₃的含量,Fe-Cr-Ni-C铸渗层组织也是由初晶奥氏体以及奥氏体与M₇C₃的共晶组织组成,并对铸渗层的磨粒磨损性能进行了测试,结果表明,铸渗层硬度越高耐磨粒磨损性能就越好,铸渗层的耐磨性可达基体材料的2.11倍,通过铸渗工艺可以提高材料的耐磨性。本文将CALPHAD方法与铸渗工艺结合,通过热力学和动力学数据库,对铸渗层的组织进行了准确预测,分析了铸渗层的形成机理,表明CALPHAD方法对铸渗层的设计具有重要的指导意义。