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本文全面系统地研究了铸造热锻模具钢合金成分、组织和性能等对高温氧化磨损的影响规律和作用机制,同时深入探索了高温氧化磨损理论,建立了氧化磨损磨损率-氧化物剥落方式-基体组织和强韧性的关系,揭示了铸造热锻模钢的高温氧化磨损机理,对当前的Quinn、Wilson等氧化磨损理论给予了补充,较好地解释了磨损率与基体组织和韧性的密切关系。采用不同于传统以提高韧性为依据的合金成分设计理念,提出了以提高高温耐磨性为铸造热锻模具钢合金设计的依据,根据钢的合金元素作用机制和铸造热锻模具钢高温磨损机理,对铸造热锻模具钢合金成分参数进行了优化设计,成功地研制出了新型高耐磨铸造热锻模具钢—NCDS(New Casting Die Steel)。给出了合金元素和显微组织对铸造热锻模具钢高温磨损的影响规律和机制,合金元素按提高耐磨性显著影响程度排列顺序为:V、Cr、RE、C、Mo,过量Mo、RE显著地恶化高温耐磨性。贝氏体和马贝复相组织高温耐磨性高于马氏体组织,回火屈氏体的高温耐磨性高于回火马贝和回火索氏体。给出了铸造热锻模具钢的高温氧化磨损机理:在基体中无较大第二相的情况下Quinn、Wilson等理论适用,磨损率几乎与基体的组织和韧性无关,氧化物膜剥落方式为膜内剥落或氧化物膜在其与基体的界面处剥落;在基体中有较大第二相的情况下Quinn、Wilson等理论适用性差,在基体与粗大第二相的界面处萌生裂纹,并在基体内扩展,导致基体与其上氧化物膜一同剥落,这时磨损率与基体组织和韧性密切相关。提出了高温氧化磨损的物理模型,建立了氧化磨损率与基体组织和强韧性的关系;并推导出相应的磨损率公式。成功地研制出强韧性高的NCDS钢,其高温磨损率明显低于国产H13和3Cr2W8V锻钢,仅为国产H13锻钢的1/3～1/5,与进口H13锻钢相当。本研究为铸造热锻模具钢的广泛应用提供了基础数据和依据。