目前，塑料模具钢P20是使用量最大的预硬型塑料模具钢之一，但是随着塑料行业的发展，大型塑料模具钢材料的需求量越来越大，而P20钢的最大淬透直径仅为400mm，难以符合大型模具钢的要求，另一方面改良型P20钢718的淬透性较好但价格昂贵，为此本课题希望对P20钢进行改良同时基本不增加成本。 微量硼能显著提高钢的淬透性，这已经受到人们的广泛关注，并在很多钢中得到成功应用。本课题把硼微合金化的方法引入到P20钢中，目的就是为了提高P20B钢的淬透性。但硼钢成分及热处理工艺控制对硼的作用影响非常大，因此在把硼元素应用到具体材料中需要充分掌握最佳硼含量和热处理工艺。本课题采用端淬试验、连续冷却转变曲线测试、等温冷却转变曲线测试、电解试验分析等方法结合高分辨透射电镜、扫描电镜、XRD衍射、电感偶合离子光谱仪等微观分析手段对P20钢的硼微合金化效果进行研究分析，并利用Deform-3D软件模拟计算预测P20B钢最大淬透直径。同时，通过对力学性能、抛光性、腐蚀性能、皮纹刻蚀性能等测试分析，给出P20B钢的综合性能。 本文的主要研究结果如下： 1.端淬试验结果表明硼含量在0～0.0040％范围内，随着硼含量的增加，P20B钢的淬透性能先提高后降低，当硼含量为0.0023％时P20B钢淬透性最佳。 2.相变动力学研究发现，添加微量硼能抑制P20钢在发生连续冷却转变过程中铁素体的形成，使得相变C曲线右移。 3.端淬试验结果表明，淬火温度在820℃～920℃范围内，提高淬火温度能显著提高P20钢的淬透性。在淬火温度与淬透性关系的研究中发现，淬火温度的进一步提升有利于提高P20B钢的淬透性，表现在TTT曲线上为使C曲线右移，但是超过一定温度后，C曲线右移的倾向明显减小。结合淬火温度对晶粒度的影响，我们认为最佳淬火温度在950℃左右。 4.硼化物溶解规律研究表明，淬火温度达到950℃以上后，硼化物基本消失，硼元素基本上都固溶到P20钢的基体中，这正好解释了提高淬火温度对淬透性能影响的机理，与前期试验得到的结果相符。 5.利用计算机模拟计算方法，结合P20B钢CCT曲线中铁素体形成的临界冷却速度预测了完全淬透的临界尺寸，结果显示当淬火温度为900℃时P20钢的最大淬透直径为428mm，而含硼量0.0014％的P20B钢最大淬透直径可达544mm，提高幅度将近30％。 6.结合试制P20B钢截面硬度均匀性分析报告和CCT曲线测试结果，发现淬火温度对P20B钢淬透性影响极大，淬火温度为860℃时试制P20B钢的最大淬透直径仅为240mm，而当淬火温度调整为900℃时最大淬透直径可达509mm。 7.力学性能数据显示，硼的加入不会明显改变P20钢的力学性能，符合塑料模具钢P20的力学性能要求。同时适当提高淬火温度能改善其力学性能，而过高的淬火温度将导致晶粒长大使力学性能明显恶化。结合淬火温度与淬透性的关系，分析认为最佳的淬火温度可控制在920℃～950℃。 8.抛光性能、腐蚀性能和皮纹腐蚀性能数据显示，P20B钢能基本满足塑料模具钢的性能要求，符合改良淬透性但不影响其使用加工性能的要求。