采用离心铸造工艺制备了以废弃的轴承钢GCr15为基体,WC颗粒为硬质相的WC/钢复合材料LGJW20,利用金相分析、显微硬度计、扫描电镜、X射线及能普分析等方法研究了材料的微观组织、性能及碳化物的演变过程,不同热处理状态下材料的组织结构和碳化物的溶解行为,重点分析了该材料的热疲劳裂纹的形成机理及裂纹的扩展方式。研究结果表明,该材料原态组织是由低温莱氏体（P+Fe₃C_Ⅱ（共晶））、一次渗碳体（Fe₃C_Ⅰ）、二次渗碳体（Fe₃C_Ⅱ）、合金渗碳体（（Fe,M）₃C）等碳化物及粒状珠光体组成,且其中有大量细小的WC、W₂C、再结晶W-Fe-C以及M₆C、M₇C₃、M₂₃C₆等碳化物颗粒析出;碳化物的形态较多,主要有细小颗粒状、网状、鱼骨状、树枝状和团块状。LGJW20经退火处理后,组织由球状珠光体钢基体和各种类型碳化物构成;不同温度的淬火组织为针状马氏体基体上分布着各种形态的碳化物以及残余奥氏体;回火处理增强了细小点状碳化物在基体中分布的均匀性,部分残余奥氏体转变为马氏体。碳化物和WC颗粒在热处理过程中与钢基体发生了相互作用:溶解、扩散和析出作用。LGJW20热疲劳裂纹孕育期较短,裂纹在V型缺口根部萌生后,并在长度方向上迅速扩展。裂纹的形态主要有:折线形、梯形、Y形、直线形以及圆弧形。碳化物相与钢基体相界面、网状碳化物以及大颗粒WC颗粒和团块状碳化物是裂纹扩展的主要渠道,随着循环次数的增加,裂纹可在钢基体中扩展,而在硬脆的鱼骨状和树枝状碳化物中很难出现。