高锰钢作为传统金属耐磨材料,由于其具有良好的韧性,能够承受强烈的挤压和冲击,并在承受挤压和冲击过程中产生加工硬化而发挥出良好的抗磨损特性,得到广泛应用。但是,由于高锰钢中不含高硬度的硬质点,应用于低应力或低冲击载荷环境中时耐磨性较低。在过去,主要是通过对高锰钢进行合金化及变质改性处理来提高高锰钢在低应力、低冲击载荷下的耐磨性。实际应用中,许多机器零(部)件要求材料表面耐磨而内部具有良好韧性,如果单纯在高锰钢中加入强化相合金元素制成均质耐磨材料,在提高材料硬度的同时往往会降低材料的韧性。梯度功能材料(FGM)的出现为解决这一矛盾提供了有效的解决途径。本文采用改进的毛细管-熔池法,结合型内熔化扩散工艺,研究钒在高锰钢中的扩散机理,建立钒原子的扩散模型,以期获得钒强化高锰钢梯度耐磨材料,提高高锰钢在低应力、低冲击载荷下的耐磨性。本文采用改进毛细管-熔池法进行扩散试验,研究钒在高锰钢中的扩散机理,并应用Fick第二定律,结合合金元素的浓度分布方程,在试验条件下求得钒在高锰钢中的扩散系数；对毛细管内的试样进行测试分析,发现钒在毛细管内的浓度分布,试样的组织及性能均呈梯度分布。利用型内熔化扩散方法,通过合金原子在液态金属的扩散过程,使合金元素向基体金属内部迁移,凝固后在材料中形成合金元素、碳化物、力学性能的梯度分布,由于合金碳化物的强化作用,使材料获得表硬内韧的机械性能。利用电子探针、XRD、光学显微镜、显微硬度和宏观硬度测试等手段,研究扩散件试样的显微组织、物相结构,分析冶金结合层中合金元素分布和材料内部力学性能变化。实验结果表明,在材料的复合层中有颗粒状和团块状碳化物均匀分布奥氏体基体上,钒元素浓度及碳化物数量在扩散件内部由表及里呈梯度分布,使材料具有硬度呈梯度分布特性。通过研究钒在高锰钢中的扩散机理,并建立钒原子的扩散模型,为梯度金属耐磨材料的设计提供理论指导；通过对材料显微组织分析和显微硬度测试,验证其组织和硬度呈现梯度分布特性,为梯度耐磨材料提供新的制备方法。