五金模具在当代工业制造中扮演着核心角色，涉及汽车制造、电子设备、机械加工等多个行业。模具材料是模具制造的根本，其特性直接关系到模具的品质、耐用性和生产效能。所以，在模具的设计与生产环节，科学挑选和运用模具材料是必须认真对待的关键点。
五金模具材料的种类及特性
（一）碳素工具钢
这种材料的碳成分偏大，通常在百分之零点六五到百分之之一点三五之间，它具备成本不高、易于加工制作等好处，它的坚硬程度比较强，能够达到HRC61至64，不过它的穿透硬化能力较弱，抗热能力也不够好，当温度在200到250度时，它的坚硬程度和抗磨损能力会快速减弱。
主要用于打造体积不大、构造简易、承压能力低的模件，例如冲剪薄于四毫米的板材用的冲剪模、拉线模等。
（二）合金工具钢
这种材料通过在碳素工具钢中掺入一定量的合金成分，例如 Cr、Mo、W、V 等，显著增强了其淬透能力、抗磨损能力、抗冲击能力和耐高温性能。它具备优良的整体力学指标，其硬度范围通常在 HRC58 至 64 之间，即使在高温环境中也能维持相对的硬度和强度水平。
这种材料常见于各式中小型模具制造，包括冷镦模、挤压模以及热锻模等类型。以Cr12MoV钢为例，它经常被选来打造形状复杂的冷作模具，因其具备出色的耐磨损能力和抗冲击性能。
（三）高速工具钢
成分里有很多 W、Mo、Cr、V 这类金属成分，因此非常坚硬，耐高温且不易磨损。它的坚硬程度可以达到 HRC63 - 66，即便在 600℃的条件下，硬度依然保持得很好，加工金属时表现很出色。
该产品主要应用于制作对加工精度要求较高的模具类型，例如冲压设备中的凸模、凹模等，还包括部分需要快速切削的模具组件。
（四）硬质合金
这种材料是用硬质碳化物，包括碳化钨和碳化钛，再加上钴或镍作为粘合剂，通过粉末冶金方法制成的，其构造十分坚固，硬度非常高，可以达到89到93的洛氏硬度，同时非常耐磨损，并且耐热性能出色，抗压能力很强，不过它的韧性不足，比较容易碎裂，在受到突然的撞击时会表现得特别脆弱。
适用于成批生产、对精度和耐用性要求严格的冲压模，例如硅钢片切割模等。在拉延模、冷挤压模等制作方面也能见到它的使用。
（五）钢材以外的其他材料
铜合金，例如铍青铜，具有优异的导热能力，出色的导电性能，以及良好的抗腐蚀能力，其弹性十分突出，抗疲劳性能也非常强。这类材料适合用来制造一些对导电性能有较高标准的模具部件，比如电子插件模具里的电极等。
铝合金：分量较轻，散热能力强，制作工艺很方便。它经常被用来打造一些对重量和散热有高要求的模具部件，比如模具的底板、活动块等。
五金模具材料的选用原则
（一）根据模具的工作条件选择
冲裁模
制造冲裁薄板的模具时，可以采用碳素工具钢，或者选用低合金工具钢。如果冲裁的板材厚度比较大，或者对冲裁的精确度有比较高的标准，那么就应该使用 Cr12MoV 这类合金工具钢，或者选择硬质合金材料。
考虑冲裁时的冲击力，材料应具有足够的韧性和耐磨性。
拉伸模
拉伸模具必须具备优异的抗粘着能力和耐磨损性能，通常采用含有铬、钼、镍等成分的合金工具钢或者硬质合金来制造。此外，材料表面的平整度需要控制得非常精细，目的是为了降低在拉伸过程中的摩擦阻力。
压铸模
压铸模具工作环境恶劣，温度很高，需要承受液态金属的猛烈冲击和巨大压力，因此必须选用耐热性能优异、抗热疲劳能力强的材料，例如 H13 钢这类热作模具钢，这类材料特别适合用于制作压铸模具。此外，模具材料还应该具备良好的散热性能，这样才能有效帮助模具进行热量传导和散发。
（二）根据模具的生产批量选择
小批量生产
可以选用成本较低、性能优良的材料，例如碳素工具钢。借助恰当的加热处理方法，同样能够达到一定的模具使用标准，有助于减少制造费用。
大批量生产
必须首先注重模具的耐用程度和制造效能，要挑选具备优良性能的模具原料，例如高硬度合金、优质合金工具钢之类的材料。尽管这些材料的费用比较昂贵，不过将其均摊到每一个产品上，模具的开销就会显得非常经济。
（三）根据模具的尺寸和形状选择
尺寸较大的模具
要确保模具具备优良的综合性能和足够的淬硬能力，必须选用淬硬性突出的材料，例如合金工具钢或者高速工具钢。此外，还必须关注材料在热处理时的加工适应性，以防止生产环节中发生扭曲、断裂等不良情况。
形状复杂的模具
制造具备复杂内腔与精密构造的模具时，必须选用具备优良切削加工性与切削能力的材质，从而确保模具能够顺利加工成型。高速工具钢或者部分粉末冶金材料或许更为适宜，不过务必关注材质在热处理过程中可能出现的变形现象。
五金模具材料的热处理工艺
（一）淬火
目的
提高模具材料的硬度和强度，使其获得良好的综合力学性能。
工艺要点
要确定恰当的回火温度和回火材料。各种不同的模具材质，回火温度的差别很大。比如，碳素工具钢的回火温度通常在 760 - 820℃这个范围，合金工具钢的回火温度则要更高一些。回火材料需要依据材料的渗透能力和模具的规格等条件来选定，一般会用到水、油以及盐溶液等。
（二）回火
目的
消除淬火应力，稳定组织和尺寸，提高模具的韧性和塑性。
工艺要点
回火时的温度通常比淬火时的温度要低，回火次数需要依据模具的具体用途来决定。如果模具需要具备很高的硬度，可以选择进行低温回火处理；而如果模具需要拥有较好的韧性，则可以选用中温或者高温回火的方式。比如 Cr12MoV 钢制的模具，在经过淬火操作之后，可以在 180度到 200度之间实施低温回火，这样做能够增强其硬度和耐磨损能力；倘若希望提升模具的韧性，那么可以在 500度到 520度之间实施中温回火。
（三）表面热处理
渗碳
是为了增强模具外层的坚硬程度和抗磨损能力，并且维持内部材料的强韧性。这种工艺适合用在由低碳钢或低碳合金钢制成的模具上。通常将渗碳环节的温度控制在900度到950度之间，渗碳操作完成之后，需要对模具实施淬火以及回火的工艺步骤。
氮化
能大幅增强工件外层的坚硬程度,提升其抗磨损能力,增强耐化学侵蚀的性能,并提高抗拉应力断裂的能力。处理时采用的温度不高,通常控制在五百度到六百度区间内,需要耗费较多时长。主要技术手段包括用气体进行氮化处理,以及运用离子进行氮化处理等途径。
结论
五金模具选材是个复杂的技术课题，要全面权衡模具运行环境、制造规模、外形规格及经济性等要素。各类模具材料都有其独特性能和长处，借助科学选材和恰当的回火流程，能最大程度展现材料特质，提升五金模具的精良程度和使用周期，契合当代工业制造对模具高准度、高效能和长寿命的期待。在模具的构思与加工环节，需要持续寻求突破和革新，融合前沿的材质运用和加工方法，促进金属模具领域的进步。
