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中高碳钢和铸铁价格低廉、性能优异的工模具钢，被广泛应用于传动件、轴类件、紧固件和模具的制造，使用过程中对表面耐磨性有较高的要求。为了研制一种由基体粉+增强相构成的合金化粉末，可应用于中高碳钢和铸铁表面制备TiC强化Fe基复合耐磨涂层，本课题采用激光合金化技术利用CO2激光器在45钢、T10钢、CrMo铸铁表面进行实验，选择Ti+C原位反应、TiO2+C原位反应、直接添加原生C5Ti4W三种不同的增强相引入方式，利用SEM、EDAX、XRD以及显微硬度计、磨损实验机对合金化层的组织结构和性能进行了测试，研究了不同强化相引入方式对耐磨性能的影响及其强化机理。对基体粉成分优化时发现，与不同基材匹配的基体粉成分差别体现在C含量上，为消除合金化层的裂纹，基材中C含量越高，基体粉中对应的C含量应该越低。CrMo铸铁的激光合金化成形性较差，气孔和裂纹现象严重，C含量降至0也不能消除裂纹。增强相反应物含量达到35%时，合金化层硬度最高。45钢表面Ti+C原位反应取得的耐磨性最好。合金化层均由残余奥氏体+马氏体+MC型碳化物构成，直接添加引入的碳化物与基体相容性差，磨损过程中易脱落，耐磨性最差；通过原位反应引入MC碳化物相与基体相容性良好，立方状颗粒弥散分布在基体上，TiO2+C反应消耗了Fe基中的固溶C，使C曲线右移，提高奥氏体稳定性，降低马氏体含量，硬度和耐磨性均低于Ti+C。T10钢表面Ti+C原位反应取得的耐磨性最好。合金化层均由残余奥氏体+MC型碳化物构成，残余奥氏体在磨损过程中加工硬化转变为马氏体，材料表面硬度提高到950HV左右，磨损前测试的硬度值与耐磨性能没有一致的对应关系。直接添加引入的碳化物与基体相容性差，耐磨性最差；Ti+C引入复合碳化物Cr0.2Ti0.8C，Cr的固溶产生晶格畸变，比TiO2+C引入的TiC强度更高，耐磨性更好。TiO2+C原位反应应用于不同基材的耐磨性CrMo铸铁最好，其次为T10钢，最后是45钢。CrMo铸铁合金化层中主相为细小均匀的莱氏体，硬度和强度较高，耐磨性最好；T10钢中C含量较高，残余奥氏体加工硬化将转变为针状马氏体，45钢中C含量相对降低，合金化层中马氏体为板条状和针状，针状马氏体比板条状马氏体的亚结构中孪晶数量多，强化效果更显著。