随着模具向复杂、精密、大型、长寿命等方向发展,对模具材料的性能要求越来越高。热作模具钢在高温、高压、热冲蚀等环境下工作,服役条件苛刻,要求模具材料在高温下具有较高的热强性、热稳定性和抗冷热疲劳性能。目前,国内外主要通过优化合金成分和改善热处理工艺来提高热作模具钢的高温性能,而碳含量对模具钢高温性能的影响研究较少。本文在4Cr5Mo2V钢的基础上提高碳含量,采用OM、SEM、TEM和自约束热疲劳试验机等测试分析手段,研究了碳含量变化对Cr-Mo-V系热作模具钢组织和性能的影响、碳化物演变规律的影响、热稳定性的影响以及冷热疲劳性能的影响。得到以下主要研究结果。（1）采用Jmat-pro热力学计算软件对三种不同碳含量的模具钢进行了相变特性模拟计算,结果表明:随着碳含量增加,铁素体向奥氏体转变的起始温度在降低,转变的终了温度变化不大,转变温度区间在扩大,同时钢的完全奥氏体化温度也在逐渐升高。通过计算可知,三种钢析出的碳化物物均以M₂₃C₆型碳化物为主,同时还有一定量的MC和M₆C型碳化物,随碳含量增加M₂₃C₆和MC型碳化物数量在增加,而M₆C型碳化物逐渐减少。（2）通过全自动Formaster-F型膨胀仪测定碳含量变化对相变点的影响,发现随碳含量增加,Ac₃和M_S点逐渐降低,Ac₁点变化不大,贝氏体相区左移。（3）通过测定了三种钢淬火和回火硬度曲线,发现随碳含量增加钢的淬火态和回火态整体硬度提高。并观察了三种钢1030℃淬火组织,结果表明,含碳量越高的钢,其晶粒尺寸和马氏体板条宽度越小,未溶的MC型碳化物数量也越多。在回火过程中,随碳含量增加,析出细小弥散碳化物数量的增多导致回火硬度升高,且三种钢在510℃均出现了二次硬化现象。（4）由三种钢分别在600℃和650℃保温24h热稳硬度曲线可知,随碳含量增加钢的热稳定性逐渐增强,并结合动力学计算表明,回火激活能随碳含量增加逐渐升高,回火转变越来越困难,钢的热稳定性逐渐提高。通过SEM、TEM对三种钢650℃保温2h和24h的组织进行观察并结合能谱表明:相同保温时间,随着碳含量增加,马氏体回复程度逐渐减弱,析出的M₂₃C₆和MC型碳化物数量逐渐增多,M₂₃C₆型碳化物在保温过程中粗化不明显,从而造成材料的软化作用也较弱,而析出的MC型碳化物数量的增多以及更多的碳固溶到基体中是钢热稳性逐渐增强的原因。（5）通过自约束热疲劳试验表明,随碳含量增加,钢的抗冷热疲劳性能逐渐减弱,造成这种情况的原因是随着碳含量增加钢的抗氧化性能逐渐减弱。