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随着工业产品质量的提升,塑料零部件尺寸也日益增大,高抛光、大截面的塑料模具钢需求量将会在未来的生产应用中进一步提升。为应对这一需求,本论文借助三维原子探针（3DAP）、热膨胀仪、扫描电子显微镜（SEM）、X射线衍射仪（XRD）、透射电子显微镜（TEM）、冲击试验机等设备对10Ni3MnCuAl钢的固溶时效工艺、奥氏体组织连续冷却转变和Ni-Al-Mn三元系模具钢中强化相的析出规律进行了较为系统的研究,对其强韧性、耐腐蚀性、抛光性能以及微观组织的演变进行了实验测定和理论分析,并在保证性能的前提下,提高成品的截面尺寸,主要的实验结果可归纳为以下几点:（1）10Ni3MnCuAl钢Ac1、Ac3、Ms、Mf分别为687°C、765°C、332°C、214°C。当冷速小于0.2°C/s时,组织以粒状贝氏体为主,并且在0.01°C/s的极慢冷速下,未出现先共析铁素体转变。通过Deform模拟,在空冷和水冷条件下,1200 mm厚度的10Ni3MnCuAl钢大模块心部冷却速度均大于0.01°C/s。（2）790℃-910℃固溶处理时,由于晶粒度的影响,10Ni3MnCuAl钢的力学性能先上升后下降,在870℃达到最佳。时效过程中,若时效温度较低,则未熔碳化物容易在抛光过程中脱落,若时效温度过高,由于析出相的快速析出,基体的固溶度迅速下降或是大颗粒析出相在抛光过程中的的脱落,均会对钢的抛光性能和耐腐蚀性能产生有害影响。因此,510℃为最佳的时效温度,该温度时效6 h,其硬度可达到42-44 HRC。（3）Ni、Al、Cu等合金元素的添加可以在材料的时效过程中析出纳米级强化相使其性能得到提升,时效温度过高或者时效时间过长时,强化相会发生粗化而使其性能变差。富Cu相和B2结构的NiAl相在540°C时效初期均为球状或近球状,在时效100 h时均为长条状,二者的相对粒子半径在各时段均较为相近,在1 nm-3 nm之间。在540°C的时效硬化峰值,Cu相的数量密度为NiAl相数量密度的1.22倍。NiAl相首先从固溶态析出,Cu原子先是富集在NiAl相中,随后以沉淀粒子的形式析出,二者的相互位置为首尾相连。时效2 h时,组织中存在MC型碳化物,时效100 h时,组织中存在M7C3型碳化物。10Ni3MnCuAl钢的时效强化过程,是NiAl相为主,Cu相为辅,C、Mn、Mo等所有合金元素共同作用的结果。