P20模具鋼屬于美國牌號，在預硬化硬度為28～35HRC時，模具表面粗糙度、沖擊性能和淬透性都比較好，可以使鋼材獲得比較均勻的硬度，同時具有良好的鏡面加工性能，該鋼種的鏡面拋光性能明顯高于普碳鋼及低合金鋼，因此在制造大型塑料模具時，P20鋼仍是比較理想的鋼種。

本工作主要通過對P20鋼進行熱處理，研究其在不同的回火溫度和回火保溫時間下的硬度及顯微組織變化情況，同時分析顯微組織對硬度變化的影響；然后利用回火參數P研究P20塑料模具鋼的回火工藝，探索確定P20鋼的最佳回火工藝。

試驗用P20塑料模具鋼的主要化學成分（質量分數，%）為0.30C、0.60Si、0.80Mn、1.50Cr、0.35Mo，余量Fe。將試驗P20鋼加工成尺寸為20mm×20mm×20mm的試樣，取35個試樣分成7組，在860℃下淬火，對淬火后的試樣分別進行不同參數的回火處理，最后進行硬度測試和顯微組織觀察。

淬火溫度為860℃，保溫時間30min，出爐后迅速油冷，并不斷攪動油液，淬火介質采用20號機油。回火溫度分為350、400、450、500、550、600、650℃共7個溫度，每組中的5個試樣的保溫時間分別為1、2、4、8、16h。加熱爐到溫后將試樣入爐，待爐溫重新恢復到設定溫度后再開始計時保溫，出爐后空冷，為防止試樣表面氧化脫碳，試樣入爐前涂有防氧化脫碳涂料。試驗中所用的加熱設備為GWL-1400型熱處理爐。采用掃描電鏡、洛氏硬度計對P20塑料模具鋼進行淬火及回火后的顯微組織觀察及硬度測試。

結果表明：在350～450℃，隨回火溫度的增加，硬度變化不大；在450～650℃回火，試樣的硬度發生明顯下降趨勢；隨回火保溫時間的延長，在350～450℃，硬度降低趨勢較小；在500～650℃回火，在最初的8h內，硬度迅速降低，繼續延長保溫時間，硬度下降速率變慢；隨回火溫度和保溫時間的延長，碳化物析出量越來越多，并逐漸球化聚集長大，馬氏體條邊界逐漸模糊，有些板條被早期形成的碳化物釘扎，致使部分板條馬氏體發生粗化，有些板條合并變寬，導致其硬度降低。結合試驗數據及回火參數P，可確定試驗P20鋼的最佳回火工藝為600℃×1h。

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