精冲是汽车制造等领域的关键工艺之一,其模具寿命低下是困扰我国精冲领域的最迫切问题。近年来,各界为提高精冲模具寿命,在精冲模具的加工制造优化、结构设计优化、涂层优化等方面进行了大量研究。随着精冲零件朝着高强度、增厚、与复杂形状方向发展,高端精冲模具对于所用高速钢的抗压强度、韧性与耐磨性提出了更高的要求。对于精冲模具用高速钢材料,精冲企业并没有最大限度地利用高性能的粉末冶金高速钢材料,尤其是目前高端精冲模具常用粉末冶金S390与S790高速钢材料（价格高达40-60万元/吨）,因为相关研究并不深入。而热处理可以大幅调控高速钢组织与力学性能。本论文将基于高端精冲模具常用粉末冶金S390与S790高速钢材料,对其淬火热处理、回火热处理、深冷热处理、以及离子渗氮-物理气相沉积复合处理工艺,进行深入的对比研究,获得理想的组织与力学性能,为典型粉末冶金高速钢在精冲领域的有效使用打下坚实基础,也为我国未来自主开发高性能高速钢提供理论参考。（1）首先,确定了粉末冶金S390高速钢的理化性质、相组成、相形貌与结构、以及物相间的晶体学位向关系。在理化性质上,确定了热等静压S390高速钢的致密度为99.2%,奥氏体相变温度与马氏体初始转变温度分别为836.9°C与351°C;利用XRD、SEM与TEM确定了S390高速钢的物相由马氏体、残余奥氏体、MC碳化物与M6C碳化物组成,残余奥氏体主要位于板条马氏体之间,马氏体为板条马氏体与孪晶马氏体混合物,MC碳化物与基体间存在近似Baker-Nutting晶体学位向关系,而M6C碳化物与基体间不存任何晶体学位向关系;SEM/EDS实验与相图模拟结果显示M6C碳化物主要富含W、Mo与Fe元素等,MC碳化物主要富含V元素;材料中高的W/Mo比例促进了M6C碳化物的形成,抑制了M2C碳化物的出现。（2）研究了粉末冶金S390高速钢的奥氏体化温度对于其组织与力学性能的影响,并借助相图计算方法分析其组织演变,确定了能获得优异力学性能的奥氏体化温度区间。基于相图计算方法（CALPHAD）,确定了碳化物含量随奥氏体化温度的定量变化趋势,以及碳化物在不同温度下的粗化行为与粗化速率;并以相图计算结果为基础,建立了原始奥氏体晶粒大小、奥氏体化温度与碳化物含量的关系;SEM实验结果表明,随着奥氏体化温度的提高,晶粒出现了长大;力学实验结果表明,随着奥氏体化温度的提高,粉末冶金S390高速钢的硬度与抗压强度先升高再降低,磨损质量损失则先降低再升高。（3）分析了回火热处理温度、时间与次数,对于粉末冶金S390高速钢组织与力学性能的影响。研究结果表明,S390高速钢存在明显的红硬性,回火时间的延长将降低二次硬化峰值温度与硬度;回火温度的提高与时间的延长,还将降低其硬度与抗压强度等力学性能,主要是由于马氏体的软化下降所致;第一次回火热处理明显促进了残余奥氏体向马氏体相变;三次回火热处理可获得最优的综合力学性能;S390高速钢存在明显的缺口敏感性,V型缺口导致其抗弯强度降低了60%以上。（4）确定了粉末冶金S790高速钢的相组成,并分析了回火热处理温度、时间与次数,对于粉末冶金S790高速钢组织与力学性能的影响。相图计算方法与碳化物平衡固溶度积模型确定了组织中碳化物含量随奥氏体化温度定量变化,获得了淬火后奥氏体中固溶合金元素含量,以及马氏体中固溶合金元素含量,揭示了红硬性产生的机理。相比S390高强钢,S790高速钢的XRD曲线上具有更强的残余奥氏体衍射峰,更低含量的碳化物、洛氏硬度与耐磨损性能,但更粗的晶粒与高的抗弯强度。S790高速钢的缺口敏感性更弱,V型缺口导致其抗弯强度降低了50%以上。（5）简要地分析了离子渗氮、PVD、离子渗氮+PVD复合处理工艺,对于粉末冶金S390高速钢的表面硬度的影响。结果表明,粉末冶金S390高速钢,经过离子氮化后,可以小幅提升其表面硬度;经过PVD沉积Ti N涂层后,可以大幅提升其表面硬度;离子渗氮+PVD复合处理工艺,相比单纯的PVD沉积Ti N涂层,具有更高的表面硬度。