根据磨棒的工况条件和使用性能,设计了三种成分的磨棒试验钢。采用扫描电镜、X射线衍射等分析手段,研究了热处理工艺对试验钢显微组织和性能的影响。同时,开展了对Fe-Cr-C三元体系相平衡热力学计算的研究,用Matlab语言进行了编程计算,对试验钢在奥氏体和M₇C₃二相区温度范围,碳化物、奥氏体基体成分等随温度的变化进行了分析。试验结果表明:（1）采用大锻造比（锻造比大于4）锻造,可使高碳中铬钢的组织显著细化。当锻造比由1.2增加到4时,试验钢奥氏体晶粒的晶粒度提高了5级以上,并且试验钢冲击韧性得到明显提高。（2）2#试验钢中含Cr较高（wt.6.7%）,并添加少量的Mo（wt.0.35%）,具有良好的淬透性。Φ100mm试验钢棒经880℃奥氏体化后空冷,微观组织为马氏体+少量残余奥氏体+碳化物,硬度值高于57HRC。与2#试验钢相比,1#试验钢铬含量（wt.3%）低,Φ100mm试验钢棒在空冷条件下,获得的微观组织以珠光体和贝氏体为主,硬度值在42⁵2HRC之间;而3#试验钢仅含有较高的铬（wt.6.3%）,淬透性差,空冷后仅获得珠光体为主的组织,硬度值低于42HRC。（3）改进热处理工艺后,2#试验钢棒经处理后,在风冷条件下,获得了细化的马氏体及基体上弥散分布的纳米级M₇C₃型碳化物的微观组织,硬度值为58HRC。对1#试验钢棒按以上工艺处理,在加水强制风冷条件下,获得了细化的马氏体组织,硬度值为61HRC。3#试验钢因淬透性低,在加水强制风冷的条件下仍不能获得高硬度的马氏体组织。（4）1#和2#试验钢具有高的回火稳定性,经300℃回火后其硬度值在53HRC以上,冲击功为64J（1#）和96J（2#）。（5）耐磨性试验表明,2#试验钢耐磨性最好,1#试验钢稍差。（6）对Fe-Cr-C三元体系进行了奥氏体与M₇C₃二相平衡热力学分析,定量分析了试验钢中碳化物数量、奥氏体基体成分随加热温度的变化。1#、2#试验钢在缓慢的冷却条件下可获得均匀、细小的微观组织,具有较好的力学性能以及较高的耐磨性,其耐磨性是目前磨棒的两倍,这种试验钢对开发新型磨棒具有重要的实际意义。