A、用金刚石刻画玻璃，是利用了金刚石硬度大的性质，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

B、用磁铁制作指南针，是利用了磁铁受到地磁场的作用，当磁体自由静止时，具有指向南北的特性，不需要通过化学变化就表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

C、用钛合金制成人造骨骼，是利用了钛合金和人体有很好的“相容性”，不需要发生化学变化就能表现出来，是利用了其物理性质，故选项错误．

D、用稀硫酸除铁锈，是利用了稀硫酸能与铁锈的主要成分氧化铁反应的性质，需要发生化学变化才能表现出来，是利用了其化学性质，故选项正确．

故选D．