随着我国经济的发展,城市化进程不断加快,地下交通隧道、管道建设的需求进一步加大,盾构机在隧道等大型地下建设中起着非常重要的作用。盾构机的工作部件滚刀刀刀圈的质量决定着其工作效率,而滚刀刀圈的材料是决定刀圈性能的关键。现阶段滚刀刀圈的材料多使用热作工模具钢,但其冲击韧性低、强度差等等缺点制约着滚刀刀圈的寿命。本文研究了电渣重熔连续定向凝固技术和多向整体锻造工艺对滚刀刀圈常用材料H13钢性能的影响,并在H13钢成分的基础上调整了的Mo的含量,添加了 Ni元素和W元素。同时运用真空感应熔炼、电渣重熔连续定向凝固精炼和多向整体锻造工艺获得试验材料,研究合金成分对试验钢性能的影响。对试验钢进行了系列力学性能试验研究,包括室温和高温冲击韧性,室温和高温拉伸性能等力学性能测试;并对其进行了金相显微组织分析、采用扫描电子显微镜进行了微区能谱分析和电子探针分析。探讨了熔炼技术对铸态组织形貌和成分偏析度的影响;多向整体锻造对组织和力学性能的影响;以及成分对试样钢的组织和性能的影响,得出如下主要结论:1、经过电渣重熔连续定向凝固处理,获得基本平行于铸锭轴线均匀一致的柱状晶组织,避免了中心糊状区的出现,很好地控制了元素偏析。2、电渣重熔连续定向凝固技术,多向整体锻造的工艺,可大大提高材料的冲击性能,H13钢横向冲击功达到400 J以上;多向整体锻造使得锻后横纵组织更加均匀,最终试验钢冲击横纵比均大于0.85;经过实际应用测试分析,电渣重熔连续定性凝固结合多向整体锻造工艺的H13钢的寿命可以提高1.5～2倍。3、通过低硅高钼的调整H13的成分,在一定程度上有利于材料的冲击性能;添加镍元素有利于提高材料的室温拉伸性能;Mo和W在钢中作用相似,钨元素更有利于提高材料的热稳定性;对于提高材料的高温强度,钼的作用大于钨。通过调整H13钢的成分冲击功提高了约15%;通过改进冶炼和锻造工艺,H13钢的冲击功提高了 45%,改进的冶炼、锻造工艺对提高材料的力学性能贡献更大。