塑胶模具行业近年来都在以高于国家GDP增长速度的速度增长,随着汽车工业和大型家用电器的发展,对塑料模具钢的质量要求也逐渐增高,但是国产模具钢与进口钢相比在组织均匀性和截面硬度均匀性等方面还存在一定的差距,特别是用于制作高端产品的模具材料大多还依赖进口,大截面、高品质的塑料模具钢缺口依然很大。而3Cr2MnNiMo模具钢由于具有良好的淬透性和抛光性能,是制作大型高品质塑料产品的首选钢种,具有良好的市场前景。本文以“十三五”国家重点研发计划“高性能工模具钢及应用”为依托,以3Cr2MnNiMo模具钢为研究对象,研究了 3Cr2MnNiMo模具钢的高温热变形行为和连续冷却相变行为;通过实际锻造实验结合实验室SEM、EDS、EPMA等检测手段,研究了不同高温扩散时间对凝固组织枝晶偏析的影响和锻造过程对3Cr2MnNiMo模具钢组织与性能的影响规律。论文的主要工作如下:（1）通过高温单道次压缩实验,研究了 3Cr2MnNiMo模具钢在高温压缩过程中的变形行为,测定了 3Cr2MnNiMo模具钢的流变应力曲线,观察了变形组织特点以及组织演变规律,建立了 3Cr2MnNiMo模具钢的高温本构方程。结果表明,当变形温度较高、应变速率较低、变形程度较大时有利于3Cr2MnNiMo模具钢动态再结晶的发生,确定了动态再结晶激活能,回归出了一种较高精度的变形抗力数学模型,为实际锻造过程提供了理论参考。（2）利用膨胀法结合金相-硬度法,绘制了 3Cr2MnNiMo模具钢变形和未变形下的连续冷却转变曲线,得出了变形以及冷却速度对3Cr2MnNiMo模具钢相变组织的影响规律。结果表明,由于合金元素的综合作用,3Cr2MnNiMo模具钢具有良好的淬透性,连续冷却转变图中未出现珠光体转变区,同时对比了变形与未变形奥氏体连续冷却相变曲线,发现高温奥氏体区塑性变形略微推迟了贝氏体相变的发生。（3）对锻前凝固组织进行观察,发现3Cr2MnNiMo模具钢铸态组织从边部到心部有明显的枝晶偏析现象,枝干和枝干间由于凝固顺序不同存在不均匀现象。对凝固组织进行不同保温时间的高温扩散实验,发现随着保温时间的延长,枝晶偏析能够得到明显改善,枝晶组织的枝晶臂和枝晶间逐渐变得模糊,元素分布也逐渐均匀,其中对于本实验钢,Mn元素与Ni元素的扩散速度要明显高于Cr元素。（4）对3Cr2MnNiMo模具钢进行锻造实验,经镦粗比与拔长比均为2的一镦一拔锻造工艺后,锻后组织为先共析铁素体加贝氏体基体和少量马氏体,锻后枝晶偏析现象得到消除,但是由于组织的不均匀性造成显微硬度波动较大;锻后进行调质处理,得到的组织均为回火索氏体,此时同截面硬度波动很小,最大硬度差值仅为28HV;进行了冲击实验,纵向的冲击韧性明显优于横向,边部的冲击韧性和等向性能均优于心部;观察断口形貌发现仅边部存在少量微小的韧窝,心部和1/4处存在非金属夹杂物,这些夹杂物的存在破坏了组织的连续性,导致了心部的冲击韧性小于边部。