H13钢是一种高强耐热的热作模具钢,具有较好的综合机械性能,在国内外获得广泛的应用。由于H13钢的合金含量较高,钢坯以及部件尺寸又大,在钢锭的凝固过程中容易出现元素偏析严重、粗大一次碳化物析出的问题,这对后续的锻造及热处理工艺控制和材料的综合力学性能有着显著的影响。本研究在传统的H13模具钢钢锭铸造工艺的基础上,在电渣重熔过程中进行原位Ti,RE微合金化,系统地研究了电渣重熔原位Ti,RE微合金化对H13钢凝固组织的影响,并通过热压缩模拟实验,深入探讨了电渣重熔过程中Ti,RE微合金化对H13钢铸态组织热变形特性的影响。研究结果表明Ti元素添加后H13钢组织中有块状富Ti、V的MN型析出相析出,在接近钢锭心部区域枝晶生长趋势明显减弱。研究发现添加的Ti含量过高会使得组织中MN型析出相的析出提前,析出相尺寸和数量增大明显,同时造成枝晶间的元素偏析明显加重。另外研究发现Ti微合金化使H13钢铸态组织中大尺寸MC型一次碳化物数量显著减少,利用Clyne-Kurz偏析模型及碳化物析出热力学的计算也验证了Ti元素的原位添加推迟凝固过程中一次碳化物的析出和减少碳化物数量。研究结果表明RE元素添加后H13钢铸锭接近心部区域枝晶生长趋势减弱,元素的显微偏析得到了显著改善,同时发现大尺寸MC型一次碳化物的析出量明显减少,M2C型一次碳化物更趋于呈共晶态出现。另外研究发现RE元素微合金化使钢锭中夹杂物被改性为细小的稀土夹杂物,数量减少超过50%,Mn S类夹杂物占比下降至7%。研究结果表明RE元素的过量添加会造成较大尺寸富O、S的稀土夹杂物的析出,枝晶偏析的改善效果减弱。本论文进一步探究了Ti,RE微合金化对H13钢铸态组织热变形特性的影响。实验结果表明,电渣重熔Ti,RE原位微合金化H13钢的铸态组织在热变形过程中呈现较高的变形抗力,动态再结晶的发生速度提升,对应变速率更为敏感。与RE元素添加相比Ti元素添加对热变形过程中动态再结晶的促进作用更为显著,Ti微合金化后铸锭动态再结晶对变形方向的敏感性也较弱。