铸渗法因其设备工艺简单，成本低而得到广泛应用，并在应用研究方面取得了长足进步。该技术存在问题是铸渗层的质量不太稳定，对工艺参数较为敏感。针对上述问题，本课题利用铝热反应对钢液氧化膜的还原及热量补偿的原理，以ZG310-570为基体、高碳铬铁粉末为铸渗剂，采用铸渗工艺制备了钢基表面铸渗复合材料。针对Al/Fe₂O₃体系进行了反应热力学的分析；研究了铝含量、浇注温度、粘结剂等工艺参数对铸渗层形成的影响，确定了铸渗的最佳工艺参数组合；同时采用SEM、XRD、EDS等检测手段对不同铝含量铸渗层的物相结构、组织等进行了分析；测定了铸渗层的硬度变化及耐磨性；并结合铸渗动力学进一步分析了铝热反应对铸渗的影响。研究分析得出以下主要结论：1.在Al/Fe₂O₃体系的差热分析试验中，混合粉末铝含量越多，反应越容易进行；本试验钢水温度是完全能够引燃预制块发生铝热反应的。2.当铸渗剂预制块中铝含量2%，不加粘结剂，浇注温度为1650℃，致密度为50%，放置方式为半嵌入式放于内壁中下部时，可得到最优的表面铸渗质量。3.在预制块中铝含量不高于2%时，铸渗层厚度随铝含量的增加而增加，渗层和基体间达到良好的冶金结合。预制块中铝含量为2%时，铸渗层厚度可达到15mm；铸渗复合层中存在大量（Cr,Fe）₇C₃、Cr₇C₃等硬质相碳化物，其中加铝的铸渗层中有Al₂O₃硬质相的存在。4.从基体到渗层宏观硬度呈先上升后下降的趋势，其中含铝2%的渗层硬度是基体硬度的3倍，耐磨性是基体耐磨性的6.65倍；含铝铸渗层耐磨性要高于未添加铝的铸渗层耐磨性，并且在铝含量不超过2%的范围内，随着铝含量的增加渗层耐磨性也增加。5.铸渗过程中发生的铝热反应能够实现对金属液的热量补偿，并通过对钢液的氧化膜表面还原来提高钢液流动性，使铸渗层厚度及耐磨性得到提高。铸渗过程是热力学和动力学相互作用的结果。