钽与钢中的碳、氮具有极强的亲和力,所形成的碳化物及氮化物相当稳定,对材料的性能有很强的改善作用。粉末冶金高速钢是优异的工具钢材料,在切削工业中应用广泛。在粉末冶金高速钢中加入钽,将会显著提高合金的耐磨性。然而,粉末冶金高速钢中所含合金元素众多,Ta在其中的作用会受到影响。因此,本工作针对Fe-C-Ta三元系,从相图和性能两方面对其进行探索,以期更准确的探究Ta在粉末冶金高速钢中所起的作用,为今后粉末冶金高速钢的发展提供一定的参考依据。采用差热分析(DTA)测定了Fe-C-Ta三元系中Fe-xC-0.1Ta和Fe-xC-0.5Ta两个垂直截面,并选取7e-2.93C-0.1Ta和Fe-2.31C-0.5Ta两种合金,对其相变过程进行了分析。利用CALPHAD方法,并结合实验数据对该体系的相关系进行了热力学优化。结果表明,计算结果与实验结果符合较好。该体系富铁角的液相面投影存在四个四相恒温反应：iquid+bcc(?)fcc+TaC, Liquid(?) bcc+Fe2Ta+TaC, Liquid(?)Fe3C+TaC+fcc, Liquid+Ta2C(?)TaC+Fe2Ta,反应温度分别为1443.26℃、1413.90℃、1122.42℃及1508.64℃。利用扫描电镜(SEM)、X射线衍射(XRD)及计算机图形处理软件PHOTOSHOP等分析手段对合金的组织及物相进行分析与鉴定,研究了Fe-C-Ta合金组织受成分及热处理工艺的影响规律。发现铸态合金包括TaC和α-Fe两相组织,主要呈网状和针状两种类型。热处理可以消除针状组织,也可以使网状物弥散。随着Ta含量增加,析出物TaC的量增加。初晶TaC很稳定,二次TaC随着热处理温度提高和保温时间增长,先析出,然后消失。此外,为了研究Fe-C-Ta合金的力学性能及高温抗氧化性能,对合金进行了洛氏硬度测试和抗氧化性实验。结果发现：在设定的合金成分范围内,铸态合金的硬度处于31.4-38HRC范围内,经过热处理之后的硬度处于55～65.6HRC。合金的氧化层分为三层,在氧化层中呈网状分布的TaC阻碍O的扩散,有利于抗氧化性能的提高。合金的氧化动力学曲线大致呈现抛物线规律。