近年来,随着我国汽车、医疗、航天等行业的迅速发展,对模具的尺寸精度和性能要求不断提高,精密模具的生产制备日益成为模具行业的重点。热处理作为模具制造工业的重要环节,对于提高模具的使用性能和寿命起到了关键作用,但每年由于热处理造成的模具失效都会带来巨大损失。因此,改进精密模具的热处理工艺具有重要意义。针对目前精密冷作模具热处理存在的问题,本文以K110钢为研究对象,通过改变热处理工艺,研究不同工艺热处理后K110钢的组织和性能变化规律,结果表明:提高淬火温度可以改善K110钢共晶碳化物分布不均匀的现象,但同时会导致残余奥氏体含量升高。1080℃淬火后不同工艺深冷+高温回火处理后的K110钢均具有优良的组织且硬度高于50HRC,但由于残余奥氏体含量较低,不同工艺热处理后钢的冲击韧性均较差。当回火温度较低时,与淬火后直接进行多次回火处理相比,深冷+回火处理可以在降低钢中残余奥氏体含量的同时硬度提高至60HRC以上。而当回火温度过高时,淬火后进行深冷处理则会造成钢的硬度降低。1180℃高温淬火后组织不均匀且部分区域晶粒粗大现象严重,多次高温回火后粒状碳化物多沿晶界聚集并有结网趋势,540℃五次回火处理后达到硬度峰值为61.5HRC。K110钢的最佳热处理工艺为1080℃淬火、-130℃×3h深冷处理+500℃三次高温回火处理。采用此工艺生产出利用K110钢制备的精密模具具有优良的使用性能。