气门是汽车发动机的重要部件。工业生产中,气门毛坯一般通过锻造终锻成形。由于气门热锻模的使用条件极为苛刻,其平均使用寿命较低。这不仅造成了气门的生产成本高,生产效率低,而且还可能由于模具的异常失效造成人身伤害。因此,研究如何利用表面改性手段以有效提高热锻模的寿命,具有十分重要的意义。本文以HM1气门热锻模为研究对象,在分析其失效机理的基础上,采用离子氮化、渗金属及其复合处理技术,以耐磨性为主要指标,探讨了表面改性手段的有效性,并将较优工艺应用于热锻模的实际生产中。具体研究内容及结论如下:（1）HM1气门热锻模的失效分析。对CP395型气门热锻模的失效情况进行了统计,并以其中典型失效的模具为例,分析了其失效机理。结果表明:气门热锻模的失效以磨损失效为主（占36%）;典型案例中,模具失效的主要原因是型腔R位发生的严重的磨粒磨损导致模具尺寸超差。（2）HM1热锻模具钢离子氮化工艺及其对耐磨性的影响。利用OM、XRD、SEM、EPMA、3D轮廓仪及显微硬度计表征了HM1钢氮化层的基本性能,探讨了离子氮化温度,气压及氮氢比对HM1钢耐磨性的影响。结果表明:氮氢比主要影响化合物层成分,温度及气压主要影响氮化层厚度及硬度分布。HM1钢较佳的氮化工艺为:温度540℃,N₂:H₂=1:3,气压600 Pa。此工艺条件下,耐磨性较未处理时提高了4.43倍。（3）HM1热锻模具钢双辉光离子渗Ti工艺及其对耐磨性的影响。采用双辉光离子渗金属技术在520⁵40℃的温度下进行2⁴ h的渗Ti处理,在HM1钢表面获得了5⁷.5μm厚的改性层。摩擦磨损试验结果表明,离子渗Ti能有效提高HM1钢的耐磨性:HM1钢的摩擦系数可由0.6降至0.15,HM1钢的耐磨性可提升至未处理时的1.94倍。（4）HM1热锻模具钢的复合表面改性处理工艺的优化及生产验证。将氮化与双辉离子渗Ti结合,获得了渗Ti层+离子氮化层的复合改性层,并以耐磨性作为主要性能指标,对复合改性工艺进行优化。最优的复合处理工艺为:预先离子氮化（540℃,N₂:H₂=1:5,气压600 Pa,4h）+双辉光渗Ti（520℃,2h）;此工艺下,HM1钢的耐磨性较未处理时提高了9.87倍。将此工艺应用于实际生产中,结果表明:表面改性后的CP395型HM1钢气门热锻模最多可锻压成形4500支气门,其寿命较未处理时提高了3.74倍。