模具的发展是衡量一个国家制造业水平的标准,因为它是用来制作、加工零部件的工具。通常根据制造和加工的产品不同,模具被被分为了热作、冷作、塑料和特殊模具,其中塑料模具的需求量和产量最高。2017年塑料模具钢产量达到了模具钢总产量的50%,具有良好的发展前景。由于许多塑料在生产过程中会释放HCl等腐蚀性气体侵蚀模具,所以需要针对它们使用具有力学、耐腐蚀的综合性能的马氏体不锈钢——耐蚀塑料模具钢。目前国内的4Cr13塑料模具钢已经不能满足种类新型塑料的生产要求,于是本课题通通过添加N、Mo元素,开发一种价格合理、力学性能和耐蚀性能更优的新型耐蚀塑料模具钢并研究其强化机理。本课题通过Thermo-calc热力学计算,发现C、N元素不仅可以稳定奥氏体相,还可以降低粗大的M23C6相析出温度,N的作用相比C更强;此外Mo虽然会降低α→δ转变温度、提高M23C6析出温度,但是可以在300～500℃促进细小μ相和M6C相析出。该计算结果为前期设计成分和后期热处理组织分析提供了理论依据。本课题通过真空感应炉+电渣重熔冶炼5种不同成分的实验钢铸锭,使用OM显微镜观察铸态微观组织并统计二次枝晶间距,发现N元素可以缩小二次枝晶间距、抑制偏析,而Mo则根据冷却速度不同体现出对枝晶偏析程度的抑制和加重两种影响。利用1250℃均质化退火+1200℃锻造的热加工工艺和等温球化退火+1020℃油淬+250℃回火两次的热处理工艺,使用OM显微镜和SEM显微镜观察每次热处理后的金相组织,发现N具有细化原奥氏体晶粒及促进碳化物析出、细化、弥散分布的作用,Mo虽然可以细化晶粒、略微促进碳化物析出,但是会导致δ-铁素体产生,并导致部分碳化物尺寸增大并沿晶界分布。本课题对回火后的实验钢进行了洛氏硬度测量、室温冲击实验和室温拉伸实验,结果表明N可以提高硬度、抗拉强度和冲击功,其中N质量分数为0.1%的3#钢硬度达到52.43 HRC,抗拉强度达到达到1909 MPa,开V 口冲击功达到19.6 J。但是随着N含量增加塑性呈先上升后下降的趋势,当N的质量分数为0.05%时塑性最强。Mo元素则显著增强了塑性、提高了冲击功,Mo质量分数为1%的5#钢开V 口冲击功达到20.2 J,但是会导致强度、硬度下降。本课题按照DIN 50021 SS标准进行了盐雾腐蚀实验,并在质量分数为3.5%的NaCl+HCl溶液（pH=4）中进行开路电位测量、动点位极化曲线测定、电化学阻抗谱测定来研究N、Mo对耐腐蚀性能的影响,结果表明添加N、Mo都显著提高了耐腐蚀性能:盐雾腐蚀区域面积比例明显下降,开路电位、自腐蚀电位、点蚀电位明显升高,钝化膜阻抗明显增大,其中添加质量分数为0.1%的N和1%的Mo的4#钢耐蚀性能最优,其点蚀电位达到了 142.7mVSCE、钝化膜阻抗达到了 9.52×104Ω。