在冶金矿山选矿过程中，作为主要消耗部件的球磨机衬板既要承受介质跟物料的冲击磨损，又需要承受矿浆的腐蚀磨损，服役工况相当恶劣，目前高锰钢不能完全满足球磨衬板的制造需求。本文以Cr-Ni-Mo系高合金耐磨钢为基础，使用Thermo-Calc热力学软件并结合耐磨钢中合金化机理设计了两种含碳量不同的耐磨钢，并进行了熔炼和铸造成形。对所设计的耐磨钢制定不同温度下的热处理工艺；通过力学性能测试、金相组织的观察、XRD分析、SEM及TEM显微组织分析，研究了不同热处理工艺对材料组织及性能的影响；对材料中的析出物的形貌特征、种类、分布情况进行了分析研究；同时对比分析两种材料的耐腐蚀性能。结果表明：实验材料在淬火加低温回火后基体组织大部分为板条马氏体加碳化物组织。在1000-1100℃淬火温度范围内，淬火温度较低时，奥氏体化不完全组织中有铁素体存在，淬火温度较高时，生成板条马氏体组织粗大，材料的硬度韧性下降。综合对比1050℃淬火保温1小时，250℃回火保温2小时后实验材料可以得到最佳的组织和性能。随着含碳量的增加，相同热处理工艺下强度硬度值升高，但塑韧性及耐腐蚀性却降低。本文最终选用C0.265%，Cr8.98%，Mn0.525%，Si0.423%，Ni1.776%，Mo0.668%，Cu0.445%，B0.004%，Re0.156%作为湿式球磨机衬板材料合金成分，热处理后硬度达到48HRC，抗拉强度和屈服强度分别达到1640MPa和940MPa，冲击U型缺口韧性≥45J·cm-2。对冲击断口进行SEM扫描分析后发现，断口韧窝较深，大多为韧性断裂，韧窝内分布着碳化物。在弱酸介质下有良好的自钝化性能，材料表面能生成致密的钝化膜，且耐腐蚀性能随着浸泡时间的增加而提高。材料中析出物主要有M7C3碳化物，在板条马氏体板条界、板条马氏体内部均有析出，这些硬而脆的碳化物增加了马氏体基体的硬度及耐磨性，但作为脆性相会降低材料整体的冲击韧性。稀土的加入使钢中夹杂物变得细小，弥散分布在晶内，从整体上提高了材料的力学性能。本文设计得到了一种具有优良的强韧性，耐磨性等耐磨钢通用性能之外，还具备良好的耐腐蚀性，可满足球磨机衬板在湿式弱酸性介质下复杂苛刻的工况要求。