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无限冷硬铸铁因具有良好的耐磨性、抗热裂性，在轧辊领域已经得到广泛应用。但轧辊在使用过程中容易出现“流星斑”、掉块、剥落等缺陷，导致轧辊的使用寿命较短。针对以上缺陷，通过微合金化、变质处理和热处理研究以获得良好的组织与性能。通过金相法、X射线衍射、扫描电子显微镜、透射电子显微镜观察、能谱分析及一系列力学性能测试手段，系统地研究了稀土复合变质处理和热处理工艺对无限冷硬铸铁显微组织与性能的影响，探讨了变质处理与热处理复合作用机理。研究表明：RE-Nb复合变质改善了无限冷硬铸铁的铸态组织，细化了晶粒，消除了树枝状晶，明显减少了莱氏体形态的碳化物数量，使连续网状碳化物转变为不连续的网状和孤岛状。回火保温时间为10小时，稀土复合变质无限冷硬铸铁在250℃、300℃回火处理后，基体组织为针状下贝氏体和少量马氏体，温度升高到410℃时，基体转变为上贝氏体，随着温度升高到430℃基体出现了回火屈氏体，当温度达到450℃时，基体几乎完全转变为回火屈氏体组织。铸态和低温回火时，基体中没有二次碳化物析出，随着回火温度的升高基体中出现了颗粒状二次碳化物。经RE-Nb复合变质无限冷硬铸铁试样在250℃处理后的硬度达到60.2HRC，冲击韧度为4.9J/cm2，与相同热处理条件下未变质试样相比硬度略微提高、冲击韧度提高28.9%；随回火温度的升高，RE-Nb复合变质无限冷硬铸铁的硬度降低，冲击韧度值变化不大，在250℃回火时，无限冷硬铸铁的硬度和冲击韧度均达最高值；稀土复合变质的无限冷硬铸铁，其抗拉强度随回火温度的升高而降低，回火温度为250℃时，试样的抗拉强度最高，达到521MPa。磨粒磨损试验表明：在250℃热处理条件下，无限冷硬铸铁的磨粒磨损失重量从变质前的0.2855g减小到变质后的0.1653g，RE复合变质处理使无限冷硬铸铁试样的耐磨性得到了明显的提高。可见，RE复合变质处理和热处理工艺对无限冷硬铸铁的组织、力学性能和磨粒磨损性能均有不同程度的改善，其中以250℃的回火处理条件下，稀土复合变质无限冷硬铸铁具有良好的显微组织、综合力学性能和摩擦磨损性能。