热锻模是现代工业中重要的工艺装备，其技术水平的高低已经成为衡量一个国家装备制造业水平的重要标志之一。为了解决超大型（800MN）模锻液压机锻模采用传统制造方法时锻透性差，热处理易出现裂纹等技术问题，重庆大学首次提出了用特种铸钢浇注出模具基体，在工作区域采用双金属堆焊的方法得到双金属强化层的模具制造方法，以达到大幅度降低成本，缩短开发周期等目的。但是该方法还处于摸索阶段，还需要不断积累丰富的经验作为指导，因此探究该类型热锻模具在生产中的可行性和可实用性就成了必须要研究的课题。本文的研究对象是一套应用在63MN热模锻压力机上的铸钢基体双金属锻模，结合服役过程温度场模拟，分析该模具服役前后的组织性能变化。第一部分介绍了热锻模的发展现状，阐述了铸造模具的优势所在，并由铸造模具的发展过程中遇到的问题提出了铸钢基体双金属堆焊模具这一铸造与堆焊的结合产物，介绍了铸钢基体、过渡层和耐磨层各功能层特点。第二部分介绍了热锻模主要的失效形式及引起锻模失效的影响因素，指出热锻模工作时所受热负荷和机械负荷的共同作用使锻模失效的最主要原因。然后描述了锻模温度场的分布和传递的特性、热锻成型的热力学理论，简要介绍了用于分析热锻成型过程的数值模拟软件DEFORM的特点及功能。第三部分介绍了本文实验对象铸钢基体双金属堆焊锻模基体材料ZG29MnMoNi，过渡层材料RMD142和耐磨层材料RMD248；确定了堆焊工艺流程，介绍了模具试生产过程，服役前后试样的制备以及试样测试方法和仪器。第四部分将终模具模型简化为2D模型，利用DEFORM-2D进行有限元分析，确定了热锻模在首次工作循环和连续工作循环下的温度场状态差别巨大，对热锻模温度场的分析应以后者作为依据。并根据连续工作状态下温度场的梯度分布和循环特征可将模体分为三个区域，即型腔表层温度波动区、近表层温度梯度区、基体温度平衡区，详尽介绍了每个区域的热渗透深度和温度场分布。第五部分结合铸钢基体模具连续工作状态的温度场特征，详细分析了铸钢基体双金属堆焊模具各功能层（耐磨层、过渡层、铸钢基体）服役前后组织性能变化：①耐磨层由于在连续工作时长期处于500-650℃的冷热温度循环中，不断发生回火再结晶，材料中碳和铁扩散加剧，晶粒变得粗大，筋板等凸出部位易产生疲劳裂纹，裂纹处显微硬度下降明显；②过渡层和与铸钢基体的焊缝区在连续工作时处于400-450℃和400℃的温度中，处于中温回火状态，其显微组织中马氏体含量有所减少，显微硬度下降幅值ΔH最大为40HV。③铸钢基体在服役前后的组织均为珠光体+铁素体，服役后的基体随着距焊缝远近的不同其组织和力学性能变化存在一定的梯度和差异。距离焊缝越近，其显微组织呈现碳化物析出明显，枝晶偏析减弱越明显，组织更加致密的规律；力学性能在整体也有所下降，服役后的基体的σs，σb，δ，φ下降的比例分别为17%，7%，18%，24%，显微硬度和冲击韧性下降比例为10%和28.6%。服役后的铸钢基体还满足锻热锻模模的使用要求，可用于后续再制造。④确定了可能引起铸钢基体锻模失效的敏感指标，提出了铸钢基体优化方案，即合理的配比各合金元素，适当降低Cr、Mo的含量，并在热处理之前加以正火，以消除网状组织，提高材料韧性。