本文研究对象是用GCr15钢制造的冷作模具。冷作模具的失效形式主要是表面磨损。要显著提高模具使用寿命,最适用的方法之一就是用TD法对模具表面进行渗钒处理,同时对模具基体淬火,使其达到较高硬度,以支撑其表面VC覆层。由于TD渗钒处理是一种扩散过程,需要在较高的温度(960℃左右)条件下才能得到经济实用的VC覆层,而GCr15钢的淬火加热温度仅为810℃～850℃。由于TD渗钒温度与淬火加热温度间的较大差别,以及模具表面VC覆层在400℃以上很容易被氧化,导致GCr15钢的表面渗钒处理工艺与基体淬火强化工艺很难协调一致。常用的先TD渗钒处理再加热淬火的方法由于VC覆层在淬火加热和冷却时很快被破坏,所以在缺乏真空淬火炉的条件下很难取得实际效果。本文针对上述问题进行研究。研究目标是,在缺乏真空淬火炉的情况下,优化整合GCr15钢制冷作模具的TD渗钒处理工艺与基体淬火工艺,取得经济实用及显著提高模具使用寿命的效果。本文的研究内容主要有:1) GCr15钢的TD渗钒处理;2) GCr15钢的淬火工艺;3) GCr15钢TD渗钒处理工艺与淬火工艺的优化整合;4) GCr15钢的TD渗铬工艺。本文研究结论为:1) 960℃TD渗钒后油淬虽然可以满足扩口模和滚圆模的使用要求,但是得到的基体晶粒较大,脆性大;2) 960℃TD渗钒后随炉冷却至830℃,然后在100℃沸水中淬硬,及时回火,能够得到比较厚的覆层,基体硬度达HRC57以上,晶粒也得到细化,具备较高的工业应用价值;3)使用TD渗铬工艺也可以使模具表面硬度、耐磨性大大提高,也可以应用于GCr15钢制冷作模具的表面强化。本文研究成果已得到工业应用,对淬火加热温度在800℃～850℃的冷作模具钢的表面渗钒及基体淬硬工艺具有普遍意义。