现在世界镁合金工程构件的98%用压铸方法生产,镁合金压铸的连续性对设备的高温高压工作零部件的使用寿命和安全性提出了苛刻的要求,如压室等热作件长期工作于630-700℃的镁合金液中,并要承受高达30-50 MPa的压力冲击、磨损和镁合金熔体的浸蚀。目前,热室压铸用高品质压室完全依赖高价进口,阻碍了镁合金热室压铸成套设备国产化进程、提高镁合金压铸件生产成本。因此,开发该种材料及其铸造成型技术具有显著的工程意义。除更高的硬度外,体心立方的铁素体耐热钢比面心立方的奥氏体耐热钢具有更高的导热率、较低的热膨胀系数,从而具有更好的热疲劳和抗磨损性能,能够更好地满足镁合金热室压铸压室的服役环境对材料的苛刻要求。无镍高钴高钨铁素体耐热耐蚀合金钢,经淬火和高温回火后得到的马氏体具有很好的强韧性,较高的蠕变强度,良好的抗高温氧化性、耐磨性和耐镁熔体浸蚀性能;因无镍而从源头上杜绝了压室材料对镁液的污染。因此,该钢种是国内外镁合金热室压铸压室的首选材料。本论文研究工作,旨在以含Cr 9-12%的铁素体耐热耐蚀合金钢为基础,研究开发无镍高钴高钨铁素体耐热耐蚀铸钢,使其满足在630-700℃设计使用温度下长期使用对性能的要求,使用性能(报废时间长于2年,打料次数超过十万次)达到与进口材料相当的水平。为此,本文首先综述了耐热钢的研究概况,然后采用分子轨道法对铁素体耐热耐蚀合金钢的成分进行优化设计,并通过实验的方法评估最佳热处理工艺,制定了最终的热处理制度,为耐热钢的热处理工艺以及新材料的开发和市场提供指导。通过成分优化设计的耐热钢,采用真空冶炼技术,先在真空感应电炉中熔融,再在电渣重熔炉,有效地防止了偏析,提高了冶炼纯度,根据淬火裂纹的产生机理,有效地避免了淬火裂纹的产生,研究结果表明在1060-1120℃空冷淬火,然后在650-720℃回火的马氏体组织具有良好的综合力学性能。