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D2钢由于具有较高的硬度和耐磨性,自1981年引进以来一直沿用至今。然而由于碳和铬元素含量较高,在钢液凝固过程中产生大量呈网状分布的共晶碳化物使其加工性能和韧性降低,导致模具早期失效,降低模具寿命。因此要最大限度提高模具的寿命,必须同时兼顾耐磨性能和韧性,D2钢在很大程度上已经无法满足用户需求。本研究以改善碳化物分布为出发点,充分利用热力学软件辅助设计,合理调整合金元素的含量,在保证强度及耐磨性能的基础上,大幅度提高冷作模具钢的韧性,开发了一种新型冷作模具钢。通过金相显微镜、硬度测试、扫描电镜、相分析、透射电镜、冲击韧性以及抗弯强度的测定等研究方法,系统的研究了不同的热处理工艺对组织性能的影响,并制定了最佳热处理工艺以充分挖掘材料的潜能。通过对碳化物的统计分析,深入研究了碳化物粒度分布、形貌对钢组织性能的影响,并得到以下结论：研发了一种新型冷作模具钢Cr10Mo1SiV,该钢贵重合金元素含量较少,降低了生产成本,铸态下共晶碳化物多呈断续的网状,且网比D2钢细小。经过相同的锻造以及球化退火工艺,Cr10Mo1SiV碳化物较为均匀细小,球化效果要明显好于D2钢。Cr10Mo1SiV最高淬火硬度出现在1050℃左右,硬度值约为64.8HRC。在1030-1050℃淬火,不同温度回火时,Cr10Mo1SiV和D2钢均存在二次硬化现象,二次硬化峰值都在500℃左右,Cr10Mo1SiV二次硬化现象要比D2显著。引起Cr10Mo1SiV二次硬化现象主要是由于析出了弥散的密排六方晶格的M02C相。Cr10Mo1SiV球化退火后碳化物面积比约为7.23%,略少于D2钢,碳化物平均粒径在1.6um以下的颗粒占88.9%,D2只占55.7%。Cr10Mo1SiV最大方向尺寸与平均粒径相差较小,碳化物倾于圆整。Cr10Mo1SiV平均冲击吸收功约为D2的1.5倍,平均抗弯强度约为D2的1.2倍。Cr10Mo1SiV低温回火硬度和冲击韧性较高；在540℃左右高温回火,析出的碳化物较多耐磨性能较好,冲击韧性和抗弯强度也远高于D2。因此对于韧性要求较高的模具,可以选择较低温度回火,而对于耐磨型能和韧性均有较高要求的模具可以选择高温回火。在硬度高于D2钢的情况下,Cr10Mo1SiV冲击韧性和抗弯强度仍高于D2钢的原因是碳化物分布状况不一样。因此,碳化物粒度是制约冷作模具钢韧性和塑性的关键因素。