模具是一个国家制造业发展的重要基石,而模具的发展对模具钢有着较高的性能要求,尤其是冷热疲劳性能更是直接影响模具的使用寿命。本文以5%Cr系热作模具钢作为研究对象,研究Mo含量（1.8%、2.4%和3.1%）对5%Cr系热作模具钢冷热疲劳性能的影响。采用自约束冷热疲劳的实验方法,并结合扫描电子显微镜、透射电子显微镜、显微硬度计和冲击韧性测试等方法研究三种Mo含量对5%Cr系热作模具钢冷热疲劳性能的影响研究,并与传统的H13热作模具钢进行对比。得到以下结果:1.采用Thermo-Calc热力学计算软件对三种不同Mo含量的5%Cr系热作模具钢进行了相变特性模拟计算,并与H13钢对比。结果表明:随着Mo含量的增加,铁素体相区扩大。三种实验钢及H13钢中碳化物的类型为M2 3C6、MC、M2C和M6C型碳化物。在三种实验钢中,随着Mo含量的增加,M6C和M2C型碳化物的数量也在逐渐增多。2.测定了实验钢淬火和回火后的硬度曲线,结果表明:三种实验钢在510℃时达到二次硬化峰值,随着Mo含量的升高其二次硬化峰值增大,相比之下H13钢的二次硬化峰值最高。通过对实验钢显微组织观察分析发现,随着Mo含量的升高析出的短棒状或椭球状的碳化物含量增多,通过TEM对这些碳化物进行分析发现大颗粒的碳化物多为M6C型碳化物,结合计算结果推测,细小的碳化物多为M2C型碳化物。经TEM分析发现H1 3钢中析出的碳化物多为MC型碳化物,这使得H13钢具有较高的硬度。3.将三种实验钢及H13钢分别在600℃和650℃下保温24 h后发现:随着Mo含量的升高,实验钢的抗回火软化能力提高。通过对三种实验钢显微组织观察分析,随着Mo含量的升高,实验钢中的碳化物数量也增多,且马氏体板条和碳化物随着温度的升高和保温时间的延长发生粗化。相比三种实验钢,H13钢的抗回火软化能力最低,观察其显微组织发现,其碳化物含量较少,碳化物类型主要为M23C6和MC型碳化物。4.三种实验钢经1000次（室温至600℃）冷热疲劳循环后,随着Mo含量的升高,试样表面裂纹萌生数量减少。经2000次循环后三种实验钢裂纹数量略有增加,由于3.1%Mo的实验钢韧性较低且大量碳化物发生了粗化,粗化的碳化物聚集在裂纹的尖端时,会成为裂纹扩展的通道,进而导致3.1%Mo的实验钢裂纹更容易扩展。而H13钢经2000次循环后裂纹数量增幅高于三种实验钢,且裂纹深度也较深。