在工模具應(yīng)用甚至是結(jié)構(gòu)件應(yīng)用中廣泛使用的工具鋼要求有特別高的硬度、高的韌性和強度。晶粒度細(xì)小且析出物均勻分布的馬氏體基材就顯示出這種機械性能的良好組合。澆注工具鋼由于具有粗大的樹枝狀析出組織會造成枝間區(qū)域脆化從而使機械性能變差，因此，必須使晶粒細(xì)化、析出物均勻彌散分布才能提高硬度、韌性和強度。
　　
　　在傳統(tǒng)的模具制造過程中，當(dāng)鑄坯經(jīng)受由熱鍛或軋制而誘發(fā)的大應(yīng)變時，會由動態(tài)再結(jié)晶而產(chǎn)生晶粒細(xì)化，但是硬析出物（諸如碳化釩）的偏析可能會阻止再結(jié)晶化形成較細(xì)的晶粒。隨后的熱處理工序可以完成馬氏體相變并促進(jìn)沉淀硬化。由于通過單道次大壓縮比的變形很難達(dá)到晶粒細(xì)化（特別是對于工具鋼來說）故需要多道次的軋制工藝，而在熱軋之前長時間的均熱也要求減少硬析出物的偏析，因此，對于傳統(tǒng)的模具制造工藝來說會浪費大量的能量和時間，需要發(fā)明一種既降低能耗、縮短加工時間又能夠取代原來多道次軋制工藝的晶粒細(xì)化工藝——半凝固成形技術(shù)。
　　
　　由于在半凝固狀態(tài)下具有*的變形行為和金屬顯微組織特性，半凝固成形技術(shù)與傳統(tǒng)的金屬成形技術(shù)相比具有許多優(yōu)點，其以縮短加工時間、生產(chǎn)工具鋼為目標(biāo)。研究發(fā)現(xiàn)，在SKD61鋼的熔煉溫度期間顯微組織從凝固溫度開始變化，從半凝固溫度開始淬火，加熱至1450℃、等溫保溫達(dá)20秒即可獲得球狀顯微組織。
　　
　　在壓縮試驗中，由于液相的流動性*，流變應(yīng)力隨著成形溫度的提高而降低；在成形壓力下液相和固相之間外流速度之差會造成相的偏析，從而影響流變應(yīng)力的走向。根據(jù)在不同壓縮比下進(jìn)行的壓縮試驗可以發(fā)現(xiàn)，較大的應(yīng)變速率不僅會導(dǎo)致較大的流變應(yīng)力，也會對液態(tài)偏析產(chǎn)生顯著影響。
　　
　　對再結(jié)晶和部分熔煉（RAP）工藝生產(chǎn)具有均勻球狀顯微組織的SKD61坯料的可行性進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，RAP工藝參數(shù)（諸如預(yù)變形溫度和預(yù)變形壓縮比）對晶粒細(xì)化有明顯影響；半凝固成形參數(shù)（諸如成形溫度、成形率和應(yīng)變速率）對顯微組織的形態(tài)及流變應(yīng)力均有影響。在低溫下經(jīng)受較大壓縮預(yù)變形的試樣比在較高溫度下經(jīng)受較小變形的試樣具有更均勻的球狀半凝固顯微組織。