D2冷作模具钢是国际上应用最广泛和最具代表性的一种冷作模具钢。国产高等级模具钢与国际先进水平还有一定的差距,导致我国每年有40%以上的中、高档模具必须从国外进口。为了开发高等级的D2模具钢,本课题采用加压条件下向钢中添加微量镁元素,系统地研究了镁对钢中夹杂物、碳化物和性能的影响。本实验首先研究了加压条件下加镁对D2钢进行变质处理时,钢中镁含量的变化规律。结果表明,当镁的实际加入量相同时,钢中镁的留存量随着压力的增加而增加,说明增加压力有效地促进了镁在钢中的溶解。对实验过程中夹杂物及碳化物研究发现,采用镁对D2钢进行变质处理时,可以将钢中氧含量降到很低的水平。D2钢镁变质处理后生成了大量的2μm左右的MgO·Al2O3及MgS夹杂物,同时生成了 3～5 μm的以含镁夹杂物为核心的复合夹杂物。夹杂物当量直径小于2μm的比例提高,平均直径减小,钢中夹杂物的面积百分数下降。经镁变质处理的D2钢,铸态组织得到细化,粗大的一次枝晶数量减少。同时铸态钢中碳化物分布更加均匀,网状结构被打断,基体的连续性增加。球化退火后碳化物整体细化,小尺寸碳化物的比例高,碳化物弥散分布,减少异常大尺寸碳化物。镁对D2冷作模具钢变质处理后,钢的高温强度没有明显变化,而在相同的温度下,模具钢的热塑性随着镁的质量分数的增加而提高。镁对D2模具钢性能影响的研究结果表明,镁能够显著提高淬回火态的D2钢的常温机械性能,强度和硬度都有明显的提高。经镁变质处理的钢断口夹杂物以MgO·Al203和MgO-Al203-SiO2-CaO为主,尺寸较小,形状接近球形;撕裂岭上碳化物由棱形转变为球形或近似球形,提高了钢的韧性。