模具在现代制造业中占有日益重要的地们，特别是汽车和电器制造业中70％以上的零件采用模具制造加工。但目前我国高质量的模具大量依赖进口，分析其主要原因，不在于我们的优质钢炼钢水平，而是没有认识到整个模具钢质量的提高是一个系统控制过程。除冶金质量外，制造过程中的锻压加工、预备热处理、机械加工和最终热处理都将影响模具的内部组织和应力状态，从而决定模具的最终使用性能。据罗百辉介绍，在模具的制造过程中，模具的使用寿命和制成的精度、质量、表面性能，除与模具的设计、制造精度以及机床和操作等条件有关外，与模具材料及其热处理工艺也有密切关系。据有关的统计表明，模具的早期失效因材料选择不当和内部缺陷引起的约占10%左右，由热处理不当引起的约占50%左右，因此正确选择具有优良质量的模具钢材并进行正确的热处理，具有十分重要意义。模具钢的特性主要包括使用性能、工艺性能和冶金质量等三个方面。
1、模具钢在工作性能方面的要求
①硬度
模具在工作时受力状态是复杂的，如热作模具通常在交换的温度场下承受交变应力作用，因此它应具有良好的抗软化或塑性变形状态的能力，在长期工作环境下仍能保持模具的形状和尺寸精度。硬度是模具钢的生要性能之一。对冷作模具的硬度一般选择在58hrc以上，而热作模具尤其是要求高的抗热疲劳性能的模具，通常硬度在45hrc左右。对普通使用的塑料模具，一般硬度要求在35hrc左右。
②强度与韧性
零件在成形使模具承受着巨大的的冲击、扭曲等负荷，尤其是现代高速冲压、高速精密锻造和液态成形等技术以及一次成形技术的发展，模具承受着更大的负荷，往往由于钢材的强度和韧度不够，造成型腔边缘或局部塌陷、崩刃或断裂而早期失效，因此模具热处理后应具有较高的硬度和韧度。
③耐磨性
零件成形时材料与模具型腔表面发生相对运动，使型腔表面产生了磨损，从而使得模具的尺寸精度、形状和表面的粗糙度发生变化而失效。磨损是一种复杂的过程，影响因素很多，除取决于作用于模具的外界条件外，还在很大程度上取决于采用钢材的化学成分不均匀性、组织状态、力学性能等。
④疲劳性能
模具工作时承受着机械冲击和热冲击的交变应力，热作模具在工作的过程中，热交变应力更明显地导致模具热裂。受应力和温度梯度的影响而引起裂纹，往往是在型腔表面形成浅而细的裂纹，它的迅速传播和扩展导致模具失效。另外，钢的化学成分及组织的不均匀，钢中存在的冶金缺陷如非金属夹杂物，气孔、显微裂纹等均可导致钢的疲劳强度降低，因为在交变应力的作用下，首先在这些薄弱地区产生疲劳裂纹并发展为疲劳破坏。
⑤粘着性
工模具零件的表面由于两金属原子相互摭用或单相扩散的作用，往往会有一些被加工金属粘附着，尤其是一些切削、剪切工具和冲压工具的表面会产生粘附或结疤现象，这会影响刃口的锋利程度和局部组织、化学成分的改变，使刃口部分崩裂或粘附金属的脱落划伤模具，使工件表面粗糙。因此良好的抗粘着性也是很重要的。
⑥抛光和蚀刻性能
随着模具，特别是塑料模具的广泛使用，低的表面粗糙度值（有时甚至是镜面的程度）已经十分性必要，低的表面粗糙度值影响到模具的寿命和生产效率及制品的质量。高的表面质量可以减轻腐蚀（特别是局部点状腐蚀）；减小开裂的危险，抛光钢材的化学成分、组织结构、硬度及碳化物分布必须均匀。大碳化物尤其是他们偏析并成带状时，对表面抛光性极为有害。特别重要的是，钢中不能含有没有发生变形的大的氧化物夹杂或偏析，因而必须严格控制冶炼和脱氧工艺。真空电弧重熔、电渣重熔效果良好，这种工艺目前已成为高级塑料模具钢的主要生产方式。即使是简单的真空脱气也有助于消除大的氧化物夹杂，这些冶炼工艺不仅能降低氧化物的含量，而且能使氧化物更细小、均匀，同时控制冶炼和脱氧过程，还可以改变夹杂物类型，使之软化并具有较好的塑韧性而提高抛光性能。
钢材中任何未闭合的空洞都会影响其抛光性能，因而热加工中压合疏松等冶金缺陷并保持组织的致密是十分必要的，这可以通过现代化的成形加工技术来实现。例如反复镦拔技术、旋转锻造技术、高温等静压制等可细化原始铸态组织，树枝晶内空隙。电渣重熔、真空电弧重熔精炼工艺，对钢材均匀性也十分有利。由热处理或表面硬化而引起的缺陷，应尽量避免导致硬度不均匀的脱碳。这些措施加上合理的成分设计及控制，就能生产出镜面加工性优异的钢。
此外，还应根据模具的工作条件和环境的差异，考虑所用模具钢应具有良好的热导性、抗腐蚀性、抗氧化性和导磁性等。
2、模具钢在工艺性能方面的要求
①可加工性
钢材的可加工性主要包括被切削加工性和冷热塑性变形两种，它取决于钢的化学成分、热处理后的组织和冶金生产的内部质量，近些年来，为了改善钢的可加工性，在一些钢中加入易切削元素或改变钢中的夹杂物的分布状态，从而提高模具钢的表面质量和减少模具的磨损。在热加工时，对一些高碳高合金的模具钢，特别是改善碳化物的形态和分布、晶粒大小和奥氏体合金化程度十分重要。
除了应具有良好的可加工性外，还要有良好的电加工性以及压印翻模加工性等。
②淬透性和淬硬性
模具对这两种性能的要求根据工作条件不同是各有侧重的，对于要求整个截面的硬度均匀性高的模具如锤锻模用钢，则其具有高的淬透性更显重要，而对只要求有高硬度的小型模具，如冲裁落料模具钢，则更偏重于高淬硬性。
③热处理变形性
模具零件在热处理时，要求变形小，各个方向要有相近的变化，且组织稳定。淬火变形小，除与淬火温度]时间和冷却介质等因素有关外，它主要取决于钢的成分均匀、冶金质量和组织稳定性。
④脱碳敏感性
模具钢在锻造、退火或淬火时，在无保护气氛下加热，其表面会产生氧化脱碳等缺陷，从而使模具在耐用度下降。脱碳除了与热处理工艺、设备有关外，就材料本身而言，主要取决于钢的化学成分、特别是碳含量，在含有较高的硅、钼等元素时，也会加剧脱碳。
此外，应根据模具的使用条件，应考虑模具的镜面抛光性、磨削性和电化学性等性能。
3、模具钢在冶金质量方面的要求
高的冶金质量才能发挥钢的基体本特性，模具钢的内部冶金质量与它的基本性能有同等的重要意义，在研究性能的同时，必须研究冶金质量影响因素。一般较常遇到模具钢的内外质量问题有以下几个方面：
①化学成分的均匀性
模具钢通常是含有多元素的合金钢，钢在锭模具中从液态凝固时，由于选分结晶的缘故，钢液中各种元素在凝固的结构中分布不均匀而形成偏析，这种化学成分的偏析将造成组织和性能的差异，它是影响钢材质量的重要因素之一。降低钢的偏析度，可以有效地提高钢的性能。近些年来，国内外很多冶金厂都在致力研究生产成分均匀、组织细化的钢材。
②有害元素的含量
硫和磷在钢凝固过程中形成磷化物和硫化物而在晶界沉淀，因而产生晶间脆性，使钢的塑性降低，过高的s、p含量，会使钢锭在轧制时易产生裂纹，而且会大大降低钢的力学性能。日本的松田幸纪等研究了s、p含量对含w（cr）5%热作模具钢（h13）的韧性和热疲劳性能影响结果表明，如将w（s、p）的含量从0.025%和0.010%降到w（p）0.005%和w（s）0.001%时，其热疲劳裂纹的长度和数量将减少一半。日立金属公司将skd61钢中的w（p）含量从0.03%降到0.001%时，可使钢45hrc时的冲击韧度由39.2j/cm2提高到127.5j/cm2。此外，降低钢中的s、p含量还可以有效地提高钢的等向性。
③钢中的非金属夹杂物
质量良好的钢材不仅化学成分要符合技术标准的规定，并且钢中的非金属夹杂物的含量要尽可能地少，因为非金属夹杂物在钢中所占的体积虽然很小，但对钢材的性能影响却很大。减少钢中的非金属夹杂物是炼钢的主要任务之一。通常所指的钢中的非金属夹杂物，主要是指铁及其他合金元素与氧、硫、氮等作用所形成的化合物，如feo、mno、al2o3、sio2、fes、mns、aln、vn等，以及在炼钢和浇注时带入的耐火材料，后者的成分也主要是si、al、fe、cr、ca、mg等的氧化物。钢中的非金属夹杂物就其来源，可以分为内在夹杂物和外来夹杂物，仙在的夹杂物是钢在液态及凝固过程中形成的化合