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硬质合金模具零件种类繁多，功能各异，故选用的材料品种也很多。随着新材料的不断问世，模具材料也不断更新。根据工作条件的不同，模具材料可分为：金属在常温（冷态）下成型的材料，称为冷作模具钢；在加热状态下成型的材料，称为热作硬质合金模具。目前，模具所用材料有各种碳素工具钢、合金工具钢、高速钢、铸铁、硬质合金等。
（1）碳素工具钢为高碳钢，含碳量为0.7%~1.4%，主要牌号有T7，T7A，T8，T8A，T10，T12，T12A等。这类钢切削性能良好，淬火后有较高的硬度和良好的耐磨性，但其淬透性差，淬火时须急冷，变形开裂倾向大，回火稳定性差，热硬性低。适用于制造尺寸小，形状简单的冷作模具。
（2）合金工具钢是在碳钢的基础上加入一种或几种合金元素冶炼而成的钢。常用硬质合金模具工具钢有低合金工具钢与高合金工具钢。
（3）目前常用的有钨系高速钢（WC）W18Cr4V和钼系高速钢（MoC）W6Mo5Cr4V2。高速钢具有良好的淬透性，在空气中即可淬硬，在600℃左右仍保持高硬度、高强度和良好的韧性、耐磨性。高速钢适用于制造冷挤压模、热挤压模。
随着硬质合金模具回火温度的升高，淬火钢的强度、硬度降低，而塑性、韧性增加。但在许多钢中发现，钢的韧性并非随回火温度的升高而连续提高，在某些温度范围内回火后，其韧性反而降低，这种现象称为回火脆性。回火脆性有低温回火脆性和高温回火脆性。
硬质合金模具低温回火脆性是指淬火钢在250~400℃之间回火后出现韧性降低，几乎所有工业用钢都有不同程度的低温回火脆性。这是由于从马氏体中析出碳化物，沿着马氏体条间、束的边界或马氏体的挛晶带及晶界析出，并与S、P、Sb、As等有害微量元素在晶界、相界上聚集有关。
硬质合金模具高温回火脆性是由于杂质元素S、P、Sb、As等在高温回火时偏聚在原奥氏体晶界上或微裂纹表面上引起的。一般含有Cr、Ni、Mn等合金元素的合金钢淬火后在450~650℃回火后产生韧性下降，是可逆的。
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