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热作模具钢在高温服役过程中,由于受到温度和压力的共同作用,容易产生裂纹而失效。为减缓模具裂纹形成和扩展,提高模具钢高温力学性能,开发性能更优的高合金模具钢已成为工业领域的刚需。本课题以20Cr10Co10W6MoV钢为研究对象,采用OM、SEM、EDS、XRD等技术手段,借助高温激光共聚焦显微镜原位观察了不同温度下的高温微观变形行为;研究了不同含量的Nb和V对试验钢的显微组织、高温力学性能以及在300℃拉伸过程中裂纹形成与扩展过程的影响。试验钢在室温、300℃和600℃的变形行为表明,随着拉伸温度的提高,试验钢的抗拉强度逐渐降低,断后伸长率逐渐提高,裂纹扩展速度逐渐降低。试验钢在室温拉伸,未观察到明显裂纹扩展;在300℃和600℃拉伸,M6C型碳化物所围成的小岛区加速了裂纹的扩展,M6C是一种有害相。在20Cr10Co10W6MoV钢中添加0.04%、0.1%、0.3%的Nb,随着Nb含量增加,铸态组织中柱状晶和等轴晶的尺寸逐渐降低;当添加0.1%Nb时,细化效果最明显,经淬火+两次回火处理后,组织中M6C碳化物所围块状小岛尺寸最大,数量最多,在300℃拉伸时裂纹扩展最快。当添加0.04%Nb时,试验钢的力学性能最好,抗拉强度、断后伸长率和强塑积分别为925MPa、9.18%、8.491GPa?%。在20Cr10Co10W6MoV钢中添加0.6%、0.7%和0.8%的V,铸态组织中的枝晶细化。V含量为0.7%时,细化奥氏体晶粒效果最明显,经淬火+两次回火处理后,组织中由M6C围成的岛链分布最为聚集,尺寸较大,裂纹扩展最快。当添加0.8%V时,试验钢的力学性能最好,抗拉强度、断后伸长率和强塑积分别为943MPa、9.73%、9.175GPa?%。在20Cr10Co10W6MoV钢中同时添加0.7%V和0.04%Nb时,细晶强化效果最佳,其力学性能比单独添加0.04%Nb或0.7%V时优异,试验钢的抗拉强度、断后伸长率和强塑积分别为941MPa、9.85%、9.268GPa?%。以上结果可以为高合金模具钢的工业化性能改良提供重要的理论依据。