16mn工字钢模具材料一般是由高碳高铬的CMoV（或SRD11，D2，DC53）制成。目前国内普遍采用如下工艺流程制作模具：下料→粗加工→热处理（高温淬火加高温回火）→精加工→氮化→成品（注：为节省成本，一般生产厂家现在都省去了锻造与球化退火两道耗时，费财工序）。由于CMoV类材料属于高碳高铬合金钢，16mn工字钢的原始组织存在很大的成份偏析（这种偏析即使一般的锻造也无法消除）。这样经过热处理（高淬高回）的模具内部组织极不均匀，宏观表现为硬度极不均匀（HRC四十几至六十左右），再经氮化处理，模具表面不均匀性无法消除，基体硬度甚至进一步降低，实际使用时，表现为模具及16mn工字钢表面均易拉伤，模具寿命低。

16mn工字钢是一种高碳高铬莱氏体型冷作模具钢，其特点是：含碳量高、合金元素多，钢中存在大量的碳化物，具有高硬度、高耐磨性、良好韧性及优良的抗变形性能。但脆性大，变形抗力大，锻造温度范围较窄，脱碳倾向大。为此，研究了淬火温度和冷却方式对D2钢组织和性能影响，获得D2钢淬火工艺，对于16mn工字钢的开发应用，具有重要意义。

经过调整的试验钢的化学成分如表1所示，显然试验钢中的Si、W和Cr与标准的D2（CMoVCo）钢的化学成分有相当大的不同，其中Si的含量达到1.1%，而标准的16mn工字钢只含常规的Si量，16mn工字钢中还加入了一定量的W，同时还把Cr量降低。

将棒材坯料采用线切割机加工成10mm×10mm×10mm若干小试样在实验室马弗炉进行淬火加热试验。为了保证试样的原始组织一致而不影响淬火的硬化特性，对所有用于淬火加热试验的试样都在860℃保温15min，水冷至400℃，马上在730℃保温60～90min，出炉空冷，进行预冷球化退火处理。将之前经过退火处理的试样分成9组，淬火温度分别采用960、980、1000、1020、1040、1060、1080、1100、1120℃。将实验室马弗炉升温到上述选定的淬火温度后保温10min以保证炉温恒定，为了使被加热的试样温度准确一致，将试样放入炉中热电偶附近区域，保温40min后取出，进行不同加热温度和不同冷却方式（水冷、油冷、雾冷、空冷）的淬火处理。

16mn工字钢以其优良的深冲性能和非时效性而被广泛应用于汽车制造业，已成为一个国家汽车用钢生产水平的标志。16mn工字钢冶炼过程使用铝脱氧，通过加入一定量的钛、铌等强碳氮化合物形成元素，将超低碳钢中的碳、氮等间隙原子完全固定为碳氮化合物 从而得到无间隙原子的洁净铁素体钢，其钢 液成分特点是碳氮含量超低、微合金化和钢质纯净。

北京科技大学的学者系统研究了Ti-16mn工字钢冶炼过程和铸坯中含Ti夹杂物的组成、分布与微观形貌揭示了含Ti夹杂物的衍变规律。热力学分析和实验结果表明：在IF钢冶炼过程中无TiN生成，含Ti夹杂物的存在形式是以TiO2为主的钛氧化物结合其他氧化物的复合夹杂，而在连铸凝固过程中，由于钢液温度降低和元素的偏析作用，TiN夹杂以异质形核的方式生成。IF钢铸坯中非金属夹杂物主要是大尺寸Al2O3颗粒和存在中间过渡层的TiN- Al2TiO5- Al2O3复合夹杂物，其形核长大过程是、和先在细小的Al2O3颗粒上反应生成一层Al2TiO5，然后TiN在Al2TiO5表面形核长大。根据连铸过程和铸坯中含铁夹杂物的研究得出，Ti-16mn工字钢铸坯中TiN夹杂难以去除，但是可以使其变性以实现对16mn工字钢中含钛夹杂物的控制。