Исследованы закономерности фазовых и структурных превращений, происходящих при обезуглероживании высокоуглеродистого сплава Fe–V–C. Методом геометрической термодинамики и металлографическим анализом установлено эвтектическое превращение $L$ → $\gamma$ + VC, сопровождающееся диффузионным перераспределением карбидообразующего элемента впереди фронта кристаллизации. Обезуглероживание в жидко-твёрдом состоянии позволяет сформировать в приповерхностной зоне благоприятную структуру с волокнами VC, ориентированными перпендикулярно поверхности. Исследованы структурные изменения в предварительно обезуглероженном, синтетическом ванадийсодержащем чугуне, происходящие при деформации в жидко-твёрдом состоянии. Установлены закономерности формирования структуры в различных диффузионных зонах при последующем науглероживании. Установлено, что последующее науглероживание предварительно обезуглероженного сплава системы Fe–V–C в особых условиях позволяет получить в поверхностном слое естественный композит высокой износостойкости. Проведено определение вторичной твёрдости и теплостойкости науглероженного слоя ванадиевого чугуна, деформированного в жидко-твёрдом состоянии, после окончательной термической обработки.