为适应热冲压技术的发展需求,开发了一种新型高热导率高耐磨性能热冲压用模具钢材料。采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、高温摩擦磨损试验机(UMT-3)和白光干涉仪等检测手段对新型模具钢的组织与性能特征进行了研究。阐明了新型热冲压模具钢回火过程碳化物析出与演变规律。研究了新型模具钢的高温摩擦磨损性能,解释了新型模具钢的高温摩擦磨损机理和高耐磨性能影响因素。通过与高性能热作模具钢对比研究,解释了新型模具钢在模拟热冲压服役环境下的耐磨性能优势。同时利用汽车B柱零件数值仿真模型,进行模具钢热导率对热冲压工艺保压淬火过程的影响研究。得到如下结果:(1)通过新型模具钢材料的组织特征和热处理工艺进行研究,得到兼具高热导率和高耐磨性能的热冲压用模具钢材料。新型热冲压模具钢最佳热处理工艺为:1080℃奥氏体化后淬火加640℃回火2h二次回火。热处理后硬度约53HRC、平均冲击功182J、热导率可达46W/m·k、在620℃条件下保温20h后室温硬度约46HRC,比传统的热冲压模具钢H13、CR7V、HTCS-130和DIEVAR分别高出17HRC、13HRC、10HRC和7HRC。(2)新型热冲压模具钢在高温回火过程中析出大量的二次碳化物。当回火温度大于560℃时,回火组织中析出M2C型碳化物;当回火温度高于600℃后析出MC型碳化物VC;当在620℃长时间回火后M2C型碳化物转化为M6C型碳化物;而当回火温度高于660℃时,其碳化物为M6C和VC。(3)新型热冲压模具钢在实验条件下具有较H13钢更低的摩擦系数和更好的高温耐磨性能。新型热冲压模具钢良好的高温耐磨性能源于其氧化性和良好的热稳定性能。高的氧化性能有利于其在摩擦过程中生成较多的氧化物,有益于摩擦氧化层的形成和生长;而良好的热稳定性能使其在高温下为摩擦氧化层提供良好的支撑作用来达到减磨的作用。高氧化性能和良好的热稳定性扩展了新型热冲压钢的轻微氧化磨损温度区间,使其在400-700℃温度范围内以轻微氧化磨损机制为主。(4)新型热冲压模具钢中的碳化物由于高温摩擦的作用在摩擦氧化层下形成碳化物层,此碳化物层可为摩擦氧化物层提供格外的支撑作用,推迟了摩擦氧化层向基体的生长、使其在高温下形貌完整并维持在较高的厚度。新型热冲压模具钢高温摩擦氧化层未出现大量的裂纹,不出现大尺寸氧化物块的脱落,而是在氧化层表层以小尺寸的氧化物颗粒形式剥落,表现出低磨损率。(5)模具钢的回火温度影响其热冲压服役环境下的耐磨性能。新型模具钢经640℃回火后具有良好的耐磨性能。硬度和冲击功共同影响模具钢耐磨性能。当硬度相似时,高的冲击功有益于耐磨性能的提高。在实验条件下,新型热冲压模具钢较其他四种热冲压模具钢有更好的耐磨性。新型热冲压钢实验条件下的高耐磨性源于热处理后高的硬度韧性配合与高的碳化物含量。(6)模具钢高热导率提高保压淬火阶段热冲压模具对冲压件的冷却能力。新型热冲压模具钢的热导率在25-300℃区间较H13钢高76.23%,其制造的B柱冷却速率较H13钢模具制造的B柱冷却速率高48.49%,提高热冲压淬火效率31.82%。模具钢高热导率有助于降低模具在生产过程中被加热的最高温度和模具表面温度梯度而有益于模具寿命。模具钢材料在低温范围具有高的热导率更加有益于热冲压效率的提高。