高碳高铬冷作模具钢由于具有较高的硬度和良好的耐磨性而被广泛使用,但此类钢在凝固过程中,由于合金元素的偏析,会形成大量粗大的沿晶界连续分布的网状共晶碳化物,它的存在使钢的强度和韧性明显降低,严重缩短了模具使用寿命。因此,破碎网状碳化物,改变碳化物形态是提高冷作模具钢综合性能的有效途径。本文在实验室条件下,合理调整冷作模具钢化学成分,并采用RE-Nb-Ti复合变质剂对其进行复合变质处理,运用高倍视频显微镜HSVM、SEM、XRD、EDS并结合性能测试等手段分析了复合变质处理对冷作模具钢组织性能的影响。实验结果表明:复合变质处理使得冷作模具钢枝晶组织明显细化;且冷作模具钢中粗大板条聚集并联结成网状的Cr₇C₃型碳化物减少,碳化物网呈破坏趋势并趋于块状,同时产生点块状的少量Mo₂C及富Ti、Mo的NbC碳化物弥散分布;氧、硫含量降低,P元素转移到复合碳化物中,减少了P与Fe结合生成的在晶界偏聚的磷共晶数量,减轻了对冷作模具钢韧性的削弱作用。使用电极石墨增碳并结合复合变质,可以有效增加冷作模具钢碳化物的析出,从而降低基体碳含量,随后870℃低温油淬时,冷作模具钢获得了具有良好韧性的板条马氏体组织,避免产生残留奥氏体。球化退火使得复合变质后冷作模具钢中富Cr碳化物呈现出六边形的形态,而富Nb、Ti、Mo的碳化物可以实现更好的球化。性能测试结果表明:870℃淬火,600℃回火时,复合变质处理冷作模具钢综合力学性能最佳,硬度达到58.5HRC,冲击韧性达到50J/cm²;在不明显降低硬度的情况下,复合变质及热处理使得冷作模具钢耐磨性能明显提高。