（一）创新提出了C-N匹配定量化合金设计准则与多元素协同增韧抗蚀合金化技术，率先形成了我国专用耐蚀塑料模具钢品种系列，制订了首个高品质耐蚀塑料模具钢国家标准。

针对传统3Cr13和4Cr13耐蚀塑料模具钢已无法满足日益广泛应用塑料品种及高质量成型的要求，亟需研制高性能耐蚀塑料模具钢专用高端品种。建立了C-N匹配定量化合金设计准则和多元素协同增韧抗蚀合金化调控方法。

针对传统4Cr13钢的性能局限性，通过Si-Mo-V协同作用，实现硬度、耐磨性与耐蚀性的同步提升。开发了FS136/DL136M等通用型高性能耐蚀塑料模具钢品种系列。

针对精密光学器件和高端存储介质等产品对模具抛光性能、耐蚀性和韧性等综合性能的高要求。通过C-N匹配的定量化设计及Mo、Ni元素协同，实现了抛光、耐蚀、韧性的同步提升。成功开发出高氮型（N：0.08%~0.2%）耐蚀塑料模具钢品种：FS136LN、FS636、FS669等。

图2（a）Si和V元素对硬度和冲击性的影响；（b）硬度随C-N含量的变化规律；（c）影响耐蚀性的C-N匹配控制区间；（d）韧性随Ni含量的变化规律

针对含有玻纤增强剂、阻燃剂等工程塑料制品对模具耐磨、耐蚀性的严苛要求。通过高氮合金化（N>0.2%），C+N>0.5%，实现硬度≥55HRC；添加Mo>0.8%实现对高磨损?强腐蚀复合极端条件的有效协同抵御。成功开发了超高氮型（N＞0.2%）耐蚀塑料模具钢品种：Cor-Mir、Cor?Wear等。

图3（a）Mo对回火硬度的影响；（b）Mo对耐蚀和耐磨性的影响

（二）自主研发了高氮、超高氮耐蚀塑料模具钢冶炼及氮均匀化集成技术，通过发明的“两级增氮”、“加压电渣炉专用多元渣系”、“加压电渣充填新工艺”等技术途径，实现了系列化耐蚀塑料模具钢的精准控氮与高洁净冶炼生产。

针对高氮耐蚀塑料模具钢（N：0.08%~0.2%），设计了氮气保护电渣重熔高纯净高氮冶炼工艺，发明了AOD炉冶炼氧氮共吹和LF炉底吹氮气+氮化铬复合增氮技术，实现最大氮偏差＜0.01%。

针对超高氮耐蚀塑料模具钢（N>0.2%），开发了加压电渣重熔超高氮冶炼工艺，发明了“一级气体+二级固体”的两级增氮技术及专用多元渣系，最大N含量可达0.5%，氮均匀化系数超过0.95。发明了加压电渣重熔充填新工艺，实现缩孔深度降低67%以上，成材率提高5%以上。系列化技术率先突破了高氮/超高氮钢的增氮及精准控氮冶炼难题，打破国外技术封锁。

图4（a）高氮冶炼氮精准化控制效果；（b）超高氮冶炼氮均匀化控制效果

（三）揭示了显微组织均匀性与耐蚀性、抛光性能及强韧性的内在关系，自主开发了“钢锭均质化+多向锻造+网/带组织控制预处理+多级控温控冷球化退火”组织调控集成关键技术，攻克了组织均匀性差的难题，耐蚀性、抛光性、耐磨性等关键性能指标达到国际领先水平，批量替代进口并出口欧美市场。

揭示了退火组织不均匀性的演变规律及其与强韧性、耐蚀性、抛光性能的内在联系。通过定量解析大型钢锭铸态偏析特征，建立了均质化方程，开发了超高温短时均质化技术，实现大型电渣锭偏析比降低35.5%，一次碳化物回溶率超过90%。

图5（a）电渣锭二次枝晶间距；（b）高温均质化前后Cr元素偏析比；（c）高温均质化前组织；（d）高温均质化后组织

开发了网/带组织控制预处理技术，有效避免快冷裂纹并抑制了网/带组织遗传。开发了一级慢冷形核+二级控温控冷的多级球化退火技术，实现退火组织均匀性从D/E级提升到A/B级的稳定化控制。集成技术解决了组织均匀性差的行业共性难题，实现了冲击性能和耐蚀性能的显著提升。

图6 （a）均匀化退火组织演变规律；（b）均匀化前后冲击韧性对比；（c）均匀化前后耐蚀性能对比

（四）首创了大弧形圆坯兼容扁坯连铸机、“两平两立”可逆式高精度宽扁钢轧机工艺装备及多级间歇循环冷却控制技术，率先实现了“连铸连轧+在线预硬化”绿色低成本制备工艺，开发出850mm大宽幅高纯净、高均匀、高精度预硬化耐蚀塑料模具扁钢，生产成本降低1200元/吨，缩短了制造周期，全面提升了模具产业链竞争力。

开发了“转炉钢水-LF-RH”冶炼流程工艺技术，实现了成品材中[S]≤0.002%、[P]≤0.020%、[O]≤0.0015%的高纯净低成本冶炼，同时解决了高Cr钢中残余及杂质元素高的问题。

发明改造了兼容扁坯的大弧形圆坯连铸机，匹配开发了二冷、静压下、高振频-高振幅振动等新工艺，自主设计了两立两平四机架扁钢可逆连轧工艺，实现了中厚扁钢一火成材。创新开发了“水-雾-空”分级循环冷却技术，以水淬替代油淬，解决了预硬开裂难题，实现清洁预硬化，轧材合格率超99.5%，成材率提升14%。

开发的集成转炉-连铸连轧-在线预硬化流程，相比传统模铸-锻轧-离线硬化工艺，缩短生产周期8-10天，吨钢生产成本降低1200元、减排1.34吨CO₂。

图7（a）在线预硬化工艺与离线预硬化组织对比；（b）成品材截面硬度分布云图；（c）交货硬度合格率

（五）发现了腐蚀-磨损耦合损伤较单一损伤具有显著的协同放大效应和回火温度对主导损伤机制的影响规律，构建了热处理工艺与材料强韧性、耐蚀性、腐蚀-磨损性能的映射关系，指导模具热处理工艺的按需设计。

基于耐蚀塑料模具钢腐蚀磨损试验，发现腐蚀-磨损耦合损伤存在显著的协同作用，可使模具寿命缩短30%以上。揭示了碳化物在耦合场中从“耐磨相”蜕变为“加速腐蚀相”的转变机制。

图8 （a1）耐磨相TEM图像；（a2）加速腐蚀相TEM图像；（b1）均匀化处理后腐蚀磨损表面SEM；（b2）非均匀化处理腐蚀磨损表面SEM；（c）腐蚀磨损交互作用量

阐明了回火温度主导损伤模式从“磨蚀”向“蚀磨”转变的规律。提出了“低温回火侧重耐蚀性、高温回火侧重耐磨性”的热处理设计方法，并建立了热处理工艺与力学性能和腐蚀-磨损性能的关联关系，为实现耐蚀性与耐磨性协同优化的按需热处理工艺设计提供了理论依据。

图9 不同回火温度下性能对比：（a）耐蚀性；（b）硬度、冲击韧性及耐磨性；（c）腐蚀-磨损三维轮廓；（d）腐蚀-磨损磨痕深度