模具钢，作为精密制造中不可或缺的材料，其成分构成对最终产品的性能至关重要。在模具钢中，C、Cr、Mo、V、W、Mn、Si等合金元素的添加，不仅改变了铁、碳、合金元素三者之间的交互作用，更对钢的组织转变、力学性能、物理性能及工艺性能产生了深远影响。

C，作为模具钢中的重要合金元素，有两种存在形式：一种是固溶于基体，形成间隙固溶体，起到固溶强化作用；另一种是与合金元素形成碳化物，起到弥散强化的作用。在热作模具钢中，碳含量一般在0.3~0.6wt%之间，既保证了材料的高硬度，又确保了良好的韧性。

Cr，模具钢中最常见的合金元素，一部分与Fe形成连续固溶体，另一部分与C形成合金碳化物，如MC、M7C3、M23C6、M6C等，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。此外，Cr还能阻碍奥氏体晶粒长大，起到细化晶粒的作用，并在空气中形成一层致密的Cr2O3钝化膜，从而提高钢的耐腐蚀性。

Mo，能有效推迟高温区相变，阻碍奥氏体晶粒粗化，溶入奥氏体中可以大大提高淬透性。在回火过程中，Mo促进层片状碳化物形成，提高材料的硬度和耐磨性，并强烈提高钢的热强性。

V，可以抑制奥氏体长大，细化钢的组织和晶粒，从而提高钢的强度和韧性。由于V与C、N的结合力强，常以VC或V（C，N）形式存在，这些合金碳化物硬度高且热稳定性好，可以提高钢的回火稳定性，产生二次硬化效应。

W，虽然对钢淬透性的作用不如Mo和Cr，但其与C的结合力较强，形成的M6C、MC和M2C合金碳化物硬度高，热稳定性好。其中MC和M2C合金碳化物是产生二次硬化、提高红硬性的主要因素。此外，W还可以降低钢的过热敏感性，形成的M6C合金碳化物可以防止高温奥氏体晶粒长大，提高钢的淬火温度。

Mn，与S、O具有较强的亲和力，炼钢时常用Mn作为脱氧剂和脱硫剂。Mn可以与Fe形成固溶体，提高钢的强度和硬度。Mn还可以推迟珠光体转变，提高奥氏体过冷度，从而细化珠光体组织，提高钢的机械性能。

Si，作为铁素体形成元素，可以提高奥氏体转变温度。在炼钢时，Si通常作为还原剂和脱氧剂而引入，含量一般在0.2~0.4wt%。Si可固溶于基体，提高钢的强度和硬度，但一定程度上会降低钢的韧性和塑性。此外，Si还可以提高ε碳化物稳定性，减缓ε碳化物转变为θ碳化物，从而提高第一类回火脆性温度。

“走近模具钢”系列：深入理解热作模具钢的成分与特性