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碳化物颗粒增强钢铁基复合材料因具有高比强度、高比模量、耐热、耐磨等优异的综合性能成为近年来材料开发的热点。在众多的碳化物颗粒增强相中，碳化铬由于具有较高的显微硬度、良好的耐磨性、耐腐蚀性、高温稳定性和抗氧化性，且与铁的相容性好，成为钢铁基复合材料的理想增强体。本研究从Fe-Cr-C三元合金体系入手，将铸造和原位反应相结合，发明了铸造复合-原位反应工艺，以铬合金丝、纯铬丝、纯格板以及灰口铸铁和白口铸铁为原料，制备出不同铬碳比条件下的碳化铬颗粒增强铁基整体和表面复合材料。使用扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、差热分析仪（DSC）等分析检测手段，观察复合材料的微观组织形貌、相组成和微区成分。利用洛氏硬度计、显微硬度计、磨粒磨损试验机等仪器设备，测试复合材料的宏观硬度、微观硬度和抗磨粒磨损性能。结果表明：（1）Fe-C-Cr三元体系中，在初步设定原位反应温度（1160℃）下，铬的几种碳化物Cr4C、Cr7C3、Cr23C6和Cr3C2都能够稳定存在，其稳定性由强到弱依次为Cr23C6、Cr3C2、Cr7C3、Cr4C。差热分析结果表明，体系在821.08℃发生-Fe到γ-Fe的相变，在1156℃可能同时发生C+γ-Fe→M3C+L与γ-Fe+M3C→M7C3+L两个反应，碳、铬原子在铁基体扩散是原位反应的最主要原因和动力之一。（2）低Cr/C比条件下，随着保温时间的延长，生成的碳化物类型由M7C3型向M3C型转变。原位反应发生机理是C与合金丝中的固溶有Cr元素的奥氏体发生共晶反应γ-Fe+M3C→M7C3+L，生成M7C3型碳化物。远离合金丝区域，发生共晶反应C+γ-Fe→M3C+L，生成M3C型碳化物。在复合材料中，复合区的硬度明显高于基体硬度，平均是基体的4-5倍，最高硬度值达到1339HV。（3）高Cr/C比条件下，随着保温时间的延长，组织形貌由共晶高铬铸铁组织形貌变为亚共晶高铬铸铁组织形貌。复合材料的形成过程为Cr、C、Fe三种元素的逐层扩散、逐层发生共晶反应C+γ-Fe→M7C3+L，扩散与反应反复不断持续进行，直到纯铬丝消耗完毕。复合材料的最高宏观硬度值达到了55HRC。在软磨料磨损条件下，复合材料的相对耐磨性最高值为铸铁基体的38.1倍，磨损机理以显微犁削为主。（4）在碳化铬增强铁基表面梯度复合材料中，出现了Cr7C3陶瓷区、颗粒状(Fe,Cr)7C3区、板条状(Fe,Cr)7C3区、无石墨相基体区。表面复合材料的形成机理是逐层扩散、逐层反应，扩散与反应反复不断持续进行。表面梯度复合材料中陶瓷区平均硬度最大，约为1484HV0.1。磨损实验中，致密陶瓷层的相对耐磨性最大，为6.96，其主要磨损机理为微裂纹和少量的微切削，且微裂纹的扩展方向与磨损方向垂直。