模具是现代制造行业的基础和核心装备,模具工业的水平已是衡量各个国家制造业水平的主要标准之一。H13热作模具钢广泛用于制造轻合金压铸模具、铝合金挤压模具及热锻模具,但在服役过程中由于受到冲击、磨损而产生局部损坏,在激冷激热过程中易产生热疲劳裂纹而失效。随着现代制造业的快速发展,人们对提高生产效率、降低生产成本、节省资源和提高产品质量等方面的要求越来越高。深冷处理是一种可以提升材料综合性能的处理方法,但其对H13热作模具钢的影响机制尚不清楚。本文利用光学显微镜、XRD、SEM、TEM、洛氏硬度计、冲击试验机、电阻率测试仪及内耗测试仪等测试手段,研究了深冷处理对H13型热作模具钢的组织结构及性能的影响,揭示了经深冷处理后实验钢在回火过程中组织转变及第二相的演化规律。获得以下主要结论:1.实验钢经不同时间深冷处理后硬度较淬火态硬度均升高了1.5HRC以上,且深冷处理时间为24h时硬度达到最高,继续延长深冷处理时间对硬度的提高影响不大。深冷处理后回火态实验钢的硬度较淬火后直接回火实验钢硬度升高3.5HRC,但冲击韧性有所下降。2.实验钢深冷处理后电阻率低于淬火态电阻率,实验钢深冷处理后SKK内耗峰强度高于淬火态SKK内耗峰强度,深冷处理的实验钢回火后SKK内耗峰强度高于未经深冷处理的实验钢回火后SKK内耗峰强度。通过电阻率和内耗结果分析表明深冷处理促进间隙原子迁移,与位错产生较强的交互作用。3.经长时间回火后,深冷处理的实验钢硬度较未经深冷处理的实验钢硬度升高2 HRC-4 HRC,且经深冷处理的实验钢硬度在回火一定时间后随回火时间延长的下降趋势明显减缓。通过回火动力学计算得出,深冷处理的实验钢回火2 h硬度降到35 HRC的最高温度为733℃,淬火态实验钢回火2 h硬度降到35 HRC的最高温度为696℃。经深冷处理的实验钢回火转变激活能大于淬火态实验钢回火转变激活能,表明深冷处理有利于提高实验钢热稳定性。4.深冷处理有利于促进实验钢中残留奥氏体进一步转变为马氏体。经深冷处理的实验钢在回火过程析出更多尺寸较小且分布均匀的M₂₃C₆型碳化物,导致实验钢的硬度和热稳定性提高。