製作塑料模的金屬材料有碳鋼、合金鋼、銅合金、鋁合金及鋅合金等。鋼是最常用的製模材料，它可以通過改變合金配方和熱處理達到很高的強度和硬度，並具有足夠的韌性和塑性，有的鋼材能抵抗高溫和腐蝕性介質，耐磨性好，有的鋼材有很好的鏡麵加工性能，適宜製作高光、透明塑料製品的模具，多數的鋼材都有較好的切削加工性能、熱加工性能、冷成型性能和焊接性能，應正確選用材料型號並進行恰當的熱處理才能發揮出材料的最大潛能。以下對製模用材料主要品種介紹如下。
一、碳鋼
（1）普通碳素結構鋼其牌號用鋼材的屈服極限表示，常見牌號有Q195、Q215、Q235、Q255和Q275。其中Q235使用最廣，相當於老牌號A3鋼，它的價格低，可用作模具底板，墊塊等受力不大的零件，其屈服極限為235MPa，牌號中含碳量越高，屈服極限越大，其他雜質：錳含量不超過0.8%，矽不超過0.35%，硫、磷不超過0.05%。
（2）優質碳素結構鋼其牌號用鋼材含碳量的萬分之幾表示，如20號鋼的平均含碳量為萬分之二十，45號鋼含碳量為萬分之四十五，優質碳素鋼的含錳量0.35%～0.8%，矽為0.17%～0.37%，而有害雜質硫、磷的含量控製較嚴，不能超過0.035%。優質碳素鋼有08F、10F、08、10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65數種，其中含碳量低於0.3%的叫低碳鋼，常用牌號有20鋼和25鋼，低碳鋼的硬度和強度較低而韌性較高，用作導柱或導套時，必須先對表層滲碳處理，再經淬火和低溫回火，這樣可得到表麵硬而耐磨，芯部柔韌性高的導柱、導套。
含碳量在0.3%～0.55%之間的鋼叫中碳鋼，常用牌號為40、45、50和55號鋼，隨著含碳量提高，鋼的強度和硬度提高而塑性下降，中碳鋼常用的熱處理方式為調質（淬火後再高溫回火）硬度約為250HB，調質後再表麵淬火，表麵硬度可達到52HRC，常用中碳鋼的化學成分，其正火態的金相組織為珠光體加鐵素體，淬火加高溫回火為回火索氏體。
45鋼的價格低，切削加工性能好，綜合力學性能適中，在塑料模中應用很廣，包括各種模板，墊塊甚至要求不高的型芯、型腔、導柱、導套等。55號鋼的強度高於45號鋼，在日本正火態的55號鋼是使用最廣泛的普通預硬模具鋼，用於製造要求不太高的型腔、型芯，加工後不再進行熱處理，可避免淬火變形。
含碳量高於0.55%～0.70%的鋼叫高碳鋼，高碳鋼有更高的強度和硬度，但塑性較差，主要熱處理是淬火加中溫回火，常用有65鋼，用來製作各種彈簧、推杆等零件。
（3）碳素工具鋼碳素工具鋼比碳素結構鋼含碳量更高，平均含碳量0.8%～1.2%，其牌號是在“T”後加上數字表示，數字為含碳量千分之幾，常見有T8A、T10A、T12A，A字表示該鋼種為高級優質鋼，其有害雜質硫和磷限製在0.03%以下。
工具鋼屬共析鋼及過共析鋼。其軟化熱處理是采用球化退火，強化熱處理為淬火加低溫回火，硬度可達60HRC以上，碳素工具鋼價格便宜，在我國其產量占全部工具鋼產量的60%，材料的加工性能方麵，其可鍛性好，經退火軟化後切削加工性好，缺點是淬透性差，水淬時淬透深度為15～18mm，油淬時僅能淬透5～7mm，淬火變形大，易形成裂紋，T8A是共析鋼，淬火加熱時無過剩碳化物，T10A和T12A是過共析鋼，淬火後鋼中存在過剩碳化物，因而硬度高，耐磨性好，但脆性大。塑模中導柱、導套，澆口套，小型芯等耐磨零件常用T10A或T8A製作，利用其淬透性小的特點可製作成表麵硬而耐磨，芯部有一定韌性的型腔或型芯。
二、合金鋼
在鋼中除含碳外還加入了其他合金元素，常用的合金元素有鉻、鎳、鎢、鉬、釩、鈦、錳、矽、硼、鈷、铌等。合金元素加入對提高鋼材的性能起到了以下作用：
①強化了鐵素體和滲碳體，並能形成新的合金碳化物，使鋼的強度和硬度增加，而塑性降低不大。
②增加了過冷奧氏體的穩定性，使鋼的淬透性大大增加，從而使斷麵尺寸大的工件也能夠淬透，或者可以在較慢的冷卻速度下也能淬硬，這樣可降低淬火內應力，減小淬火變形，提高尺寸精度。
③增加鋼的熱強性，使鋼在高溫下仍具有高強度和高硬度，同時某些合金元素能阻止高溫下奧氏體晶粒粗化，成為耐熱模具鋼。
④使鋼材具有良好的化學穩定性，如耐酸、耐堿或耐其他化學物質，或使鋼材獲得特殊的物理性能如高導磁率、高電阻率等。
根據用途不同，合金鋼分為三大類，即合金結構鋼、合金工具鋼及特殊性能合金鋼。
合金鋼的命名原則為：數字+第一合金元素+數字+第二合金元素+數字……，最前麵的數字表示其平均含碳量，結構鋼用兩位數字即萬分之幾表示，工具鋼用一位數字即千分之幾表示，當含碳量很高時往往不表示。合金元素用化學符號表示，其後的數字表示該元素的百分含量，一般小於1.5%的可不標含量，含量為1.5%～2.5%標2，2.5%～3.5%標3，依此類推。例如40Cr是合金結構鋼，其含碳量為0.37%～0.45%,含鉻為0.8%～1.1%；60Si2Mn合金結構鋼，含碳量為0.57%～0.65%，含矽量1.5%～2.0%，含錳量0.6%～0.9%；Cr12合金鋼，含碳量2%左右，含鉻量11.5%～13%。合金鋼分為合金結構鋼和合金工具鋼，合金工具鋼又分為低合金工具鋼和高合金工具鋼，它們因性能不同可以製作不同要求的模具零件。下麵就模具常用的合金鋼及其選用介紹如下。
1.合金結構鋼
碳含量和合金元素含量均較低的一類鋼，按成分、性能和熱處理規範可分為合金滲碳鋼和合金調質鋼兩類。
(1)合金滲碳鋼它屬於低碳合金鋼，常用牌號有20Cr和20CrMnTi。碳鋼中的20鋼為滲碳鋼，常用作導柱，導套，滲碳層厚0.5～0.8mm。在新的塑料注射模零件國家標準中已推薦用20Cr取代20鋼作滲碳鋼，這樣可增加淬透性及細化晶粒，而且使基體強度比20鋼提高了一倍以上。其熱處理規範是滲碳、淬火加低溫回火，表麵層組織為回火馬氏體加碳化物。表麵硬度可達62HRC以上，表層有很高的耐磨性而芯部有很好的韌性和強度。利用這種特性也可以用它製作既耐磨同時又承力的零件。
國外還有另一種塑模型腔冷擠壓成型的滲碳合金鋼，它是在20鋼基礎上加入少量鎳，可同時增加碳的滲透性和擠壓時的塑性。
(2)合金調質鋼常用牌號為40Cr、35CrMo、38CrMoAl等，其含碳量屬中碳鋼，在調質鋼中加入合金元素，可以提高調質過程中淬火的淬透性和基體的強度，可改善鋼材的內外一致性，同時鉻、鉬、鋁的加入在氮化時可生成高硬度的氮化產物，增加滲氮層的耐磨性。
合金調質鋼在單純的調質處理後其組織為回火索氏體，它具有高強度和高韌性，但表麵硬度不高，不超過250HB，因此耐磨性不夠，為增加表麵耐磨性可采用兩種方法，一種是進行表麵淬火加低溫回火，在芯部組織不變的情況下，表層生成回火馬氏體，硬度達到52HRC,耐磨性大大改善，第二種方法是在精加工後進行表麵滲氮，這時芯部有良好的綜合性能，而表層有極好的耐磨性、耐腐性和耐疲勞性，表麵硬度達到65HRC以上。38CrMoAl是優質的調質氮化鋼，其成分是C 0.35～0.42、Cr1.35～1.65、Mo0.15～0.25、Al 0.70～1.10、Mn0.30～0.60及微量（≤0.02）的硫、磷。在塑料機械中常用來製造擠出機的料筒和螺杆。
2.合金工具鋼
合金工具鋼有較高的含碳量，但合金元素含量有高有低，據此分為低合金工具鋼和高合金工具鋼。
低合金工具鋼，其合金元素含量在1%～3%，與碳素工具鋼相比，它的淬透性和淬硬性較好，耐磨性和紅硬性較好，且熱處理變形小，回火組織穩定性好。在模具中得到廣泛的采用。
高合金工具鋼，含有總量大於10%的合金元素，其淬透性和耐磨性顯著增加，熱處理變形很小，結構致密。因合金元素配比和熱處理不同，分別適用於各種受力大，塑件產量大，零件形狀複雜，需進行高級鏡麵拋光及抗腐蝕等各種特殊要求的塑料模具。
現按合金工具鋼作為模具材料的應用特點分類並介紹如下。
（1）切削加工後再淬火拋磨加工的低合金工具鋼按照傳統加工方式對硬度要求高的模具型腔或零件是先進行切削加工，然後進行淬硬處理，淬硬後對能磨削加工的形狀可通過磨床加工到規定尺寸，對不能磨削的異形型腔則隻有通過手工研磨拋光成形，這時淬火的變形會影響型腔的精度，希望選擇性能優異淬火變形小的鋼材。
①CrWMn是在我國廣泛使用的塑料模模具鋼，其含碳量較高，為0.9%～1.2%，同時含Cr0.9%～1.2%，W1.2%～1.6%，Mn0.8%～1.1%，Si0.4%及微量的硫、磷。
由於同時含有鉻和錳，所以CrWMn的淬透性很好，而且淬火變形小，一般在加工後再進行淬火拋光，能獲得一般精度的模具型腔，由於有鎢的碳化物，使硬度很高，耐磨性好，同時使熱硬性增加，在350℃以下硬度不降低，因此常用來製作在200℃左右使用的熱固性塑料壓模，也常用來製造形狀較複雜的中小型模具的凸模，凹模和小型芯。