H13钢以其高的淬透性、强韧性和热疲劳性能在国内外得到广泛的应用,用于制作热挤压模、铝合金压铸模、热锻模等,是当前世界范围内使用最广泛的热作模具钢之一。H13钢在服役过程中必须承受很大的冲击力和较大的摩擦、磨损、塑性变形、热疲劳、机械性破坏,因此,要求H13钢具有抵抗这些现象的特性。与进口H13钢相比,国产H13钢仍然存在很多不足,带状偏析较为严重,模具在使用过程中过早的出现龟裂,使用寿命不高,横向冲击韧性较低等。由此提高H13钢的等向性研究具有重要意义。在钢的化学成分不变的情况下,热处理过程是改变它们的组织和结构的最有效方法。对于H13钢,从原始的铸态组织枝晶偏析到可以供货的均匀球化珠光体组织,其组织演变是个复杂的过程。通过高温扩散可以改善H13钢组织中合金元素偏析情况,同时H13钢铸锭中存在孔洞型缺陷会减弱高温扩散效果,采用高温扩散前锻造技术对H13钢进行预处理,可以消除这些孔洞缺陷,从而加强高温扩散效果。高温扩散后配合超细化工艺,细化晶粒,同时为随后的等温球化过程提供良好的组织准备,良好的球化组织可以提高淬、回火后H13钢的韧性。本文通过光学金相显微镜、SEM、TEM、能谱分析、相分析等试验方法,研究了高温扩散对H13钢中元素偏析、球化组织的影响,并由此比较高温扩散对H13钢最终淬、回火态冲击韧性的影响,借助Thermo-calc热力学计算软件探索了淬、回火态试样碳化物析出长大规律,优化H13钢的强韧化热处理工艺,以指导实际生产。本研究以非真空感应炉冶炼+电渣重熔(ESR)生产的H13钢锭为实验原材料,通过分析,主要得出以下结论：1.铸态H13钢组织为粒状珠光体,心部枝晶偏析较严重,共晶碳化物较多,元素偏析严重,且存在部分孔洞型缺陷。通过1260℃×8h的高温扩散处理基本消除元素偏析,减轻了带状偏析,为等温退火做了良好的组织准备。2.H13钢高温扩散前进行锻造,能加强高温扩散效果,消除高温扩散前铸锭的孔洞型缺陷,从而显著降低H13钢退火态硬度,提高H13钢的退火态和淬、回火态冲击韧性。3.H13钢的超细化温度为1000℃时,随后相同的热处理能够表现出较好的性能。