D2钢是高碳高铬冷作模具钢的典型钢种，具有高硬度、高耐磨性，广泛应用于制造截面大、形状复杂、经受冲击力大、要求耐磨性高的模具。然而高C高Cr的成分特点使D2钢凝固组织中存在大量的碳化物，通常沿晶界呈网状分布，韧性较差，在使用过程中常常由于其韧性不足而导致模具的早期失效。因此控制碳化物的分布和形态，在保证D2钢高硬度的前提下，提高其韧性是目前模具钢工业亟需解决的问题。　　 本人以应用最为广泛的D2钢为对象，进行了D2冷作模具钢的组织控制和性能研究。通过调整合金元素含量和改变凝固冷却速度，控制共晶碳化物的形态及分布，最终提高D2钢的组织均匀性和性能。主要研究结果如下:　　 D2钢铸态组织由基体和网状分布的共晶莱氏体组成，其共晶莱氏体主要为M7C3莱氏体，M7C3碳化物形态呈立体似菊花团形状。V含量降低，碳化物形态由片层状逐渐过渡为细长的棒状。Mo含量降低，碳化物形态由鱼骨状和条块状转化为细长的棒状。此外，凝固冷却速度加快，不仅能细化铸态组织，改善了莱氏体分布均匀性，并能促进M7C3共晶碳化物形态由较粗大的条块状变为细长的棒状。　　 在加热过程中M7C3碳化物的形态发生变化，不同形态的碳化物热稳定性不同。片状和条块状碳化物加热不发生明显的断开和球化。而棒状碳化物易发生断开和球化，加热形成更为细小的棒状或颗粒状碳化物。经锻打变形后，D2钢中的碳化物主要为M7C3型。随锻压比的增加，D2钢中碳化物的尺寸减小，分布均匀性得到明显改善。合金元素(Mo、V)含量降低或凝固冷却速度升高有利于D2钢在较小的锻压比下获得更均匀的组织。　　 对合金元素含量不同的D2钢进行性能测试。发现V质量分数在0.9％左右时，回火态硬度可达60HRC左右，冲击韧性达20J/cm2以上;当Mo质量分数在0.9％-1.1％之间时，回火态硬度可达60HRC左右，冲击韧性达20J/cm2以上。控制其V质量分数为0.9％，Mo质量分数为0.9％，对不同冷却速度的D2钢进行性能测试。发现凝固冷却速度增加，D2钢硬度不断增加，同时冲击韧性明显上升。铁模冷却的D2钢其回火态硬度能达60HRC以上，冲击韧性达30 J/cm2以上，具最佳使用性能。