사출금형의 재질은 주로 H-13, S-7, A-2, D-2 및 P-20 등 5종의 철강이 주로 사용된다.
위의 재료들 중에서의 재질 선정은 생산할 제품의 복잡성과 크기 및 원자재 그레이드의 성분 등에 따라 다르다. 금형제작용 재질은 내마모성, 인성, 기계 가공성, 치수 안정성, 사상 가공성 및 열처리성 등이 잘 조화된 강이나 또는 한 두 가지의 특성이 추가된 강이 필요하다.
금형 재질을 선정할 때 표면처리 상태도 고려해야 한다. 유리 섬유나 미네랄이 함유된 재료는 금형을 마모시키는 성질이 있으므로 A-2나, D-2 강 이외에는 짧은 작업시간 내에 금형표면에 심한 마모가 생길 수 있다. 그러므로 H-13, S-7 및 P-20계의 강을 사용할 때에는 표면 열처리나 금형 표면 보호를 위해 도금을 할 필요가 있다.
1) H-13 및 S-7강
H-13과 S-7강은 작은 금형에서부터 큰 금형에 이르기까지 가장 많이 쓰이는 금형 재료이다.
이 두 재료는 대량 생산용 금형에 필수적인 금형재질로서 인성과 경도가 조화를 이루어 사상가공성이 좋으므로 제품의 면이 좋아야 하는 금형 제작시에 주로 사용된다.
H-13과 S-7은 물성이 거의 같지만 각기 다른 이점이 있다. S-7은 기계가공성이 좋으므로 형상이 복잡한 단면의 제품용 금형에 적합하고, 중형이나 소형의 자동차 부품이나 전기 전자부품 제작용 금형에 주로 사용된다. H-13은 기계 가공 후 열처리시 치수 안정성이 좋아 열처리 변형으로 인한 금형의 연마 작업을 줄일 수 있다.
유리섬유가 함유된 그레이드는 H-13이나 S-7로 금형을 제작한 후 열처리나 크롬 도금을 하여 사용한다. 열처리는 최소한 Rc52 정도는 되어야 하고 더 큰 마모저항이 필요할 때는 0.0002"∼0.0003"(5∼7Micron) 정도로 얇은 두께의 크롬을 하거나 0.002"∼0.003" 정도의 두께로 경질 크롬 도금을 하여 사용하는 것이 좋다. 크롬 도금의 표면 경도는 Rc65∼70 정도이고, 크롬 도금을 하므로서 금형 표면에 대기에 의한 부식이나 녹발생을 방지할 수 있고 제품 표면상태도 더 좋아진다.
크롬 도금 대신 니켈 도금도 사용할 수 있으나 금형 제작자의 경험을 고려하여 결정하는 것이 좋다.
2) A-2 및 D-2강
A-2와 D-2강은 경도가 높아 마모 저항이 크고 금형 수명이 길다. 그러나 경도가 높아 크랙(crack)이 생길 수 있으므로 고압으로 성형하여야 하는 큰 금형 제작에는 부적합하다.
또한 D-2강은 기계 가공성이 나쁘므로 형상이 복잡한 단면의 제품 제작용 금형에는 부적합하다.
A-2와 D-2강은 인서트(Insert)로서 사용하는 것이 가장 좋다.
H-13, S-7 또는 P-20으로 제작한 금형의 수명을 연장하기 위하여 런너나 게이트 등 마모가 많이 되는 부위를 A-2나 D-2강으로 인서트(Insert)를 만들어 사용하는 것이 좋다.
A-2나 D-2 인서트는 Rc54 이상으로 열처리가 가능하므로 크롬 도금이나 더 비싼 질화열처리 또는 침탄경화 열처리를 하지 않고 사용된다.
3) P-20강
P-20강은 자동차 기계 패널(Panel)과 같은 큰제품 성형용 금형에 적합하다.
P-20강은 경도와 견고도가 낮으므로 높은 성형 압력하에서 크랙(crack) 발생을 피할 수 있고 기계 가공성이 좋다.
생산시 발생할 수 있는 피닝(Peaning) 현상을 방지하기 위하여 기계가공 후에 열처리를 하여 경도를 Rc30∼35에서 Rc45∼50 정도로 증가시킬 수 있다. 유리섬유가 함유된 그레이드로 대량 생산할 때 금형의 마모를 줄이기 위하여는 P-20강으로 제작한 금형에 크롬 도금이나 첨단 열처리 또는 질화 열처리를 해야 한다.
크롬 도금의 두께는 0.0002"∼0.0003"(5∼7 Micron) 정도의 얇은 두께의 크롬 도금을 사용하거나 또 내마모성이 보다 더 필요한 경우는 0.002"∼0.003" 두께의 경질 크롬 도금을 하여 사용하는 것이 좋다.
크롬 도금의 표면경도는 Rc65∼70 정도이다. 질화열처리시의 표면 경화 깊이는 0.003"∼0.005"이고 표면 경도는 Rc70 정도이다.
침탄 열처리시의 표면 경화 깊이는 0.063"이다. 표면 경도는 Rc54∼61이고 남아있는 안쪽 부위의 경도는 Rc40∼45 정도이다.
위와 같은 열처리 방법은 크롬 도금보다 더 비싼 방법이나 복잡한 형상의 제품용 금형제작시에 적합하다.
복잡한 형상의 제품용 금형은 균일하게 도금하기 어려우나 질화 열처리나 침탄 열처리는 금형을 전체적으로 열처리하므로 더 유리하다.
4) 기타
샘플 시험 제작이나 소량을 생산할 때의 금형 재질은 주로 알미늄이나 커크사이트(Kirksite) 또는 베릴리움 카파(Beryllium Copper) 등을 사용한다.
베릴리움 카파(Beryllium Copper) 금형은 표면 녹발생을 방지하기 위하여 0.0002"∼0.0003" 정도의 얇은 두께의 크롬 도금을 하여 사용하여야 한다. 대 생산시 금형표면에 대기에 의한 부식이나 녹발생을 방지하고 제품 표면을 좋게 하기 위하여 스텐레스강(Stainless Steel)을 사용하는 경우도 있다.
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