ISR 模具使用何種金屬？常見模具鋼與選材指南

沒有一種金屬能同時滿足所有成型條件。選材的起點，是把模具真正要面對的工作環境講清楚。

ISR 模具是什麼？先了解用途與工作條件

注意

ISR 這個縮寫在不同產業與設備商之間可能有不同定義。本文以模具選材的通用邏輯來說明，實際選材前，請先與模具供應商確認您的製程、設備與產品條件。

模具用途與成型流程

模具的任務是把原料依設計形狀穩定地成型為產品。以我們熟悉的液態矽膠射出成型為例，模具需要承受材料注入、硫化加熱、冷卻脫模等完整循環，每一次循環都會把溫度與機械負荷傳遞到模仁與模座上。ISR 模具的選材，本質上就是為這個循環找到一個可靠的金屬載體。

模具承受的工作條件

溫度、壓力、磨耗與腐蝕是四個最常見的工作條件，它們也是選材的起點。

1
溫度
高溫與反覆升降溫會影響材料的熱強度與熱疲勞表現。
2
壓力
注射或合模壓力越高，模仁與模座越需要足夠的強度與剛性。
3
磨耗
含填料或研磨性較強的材料，會加速分模面、流道與型腔表面的磨耗。
4
腐蝕
部分材料在加工或使用過程中會產生腐蝕性成分，或模具需經常清潔與消毒，都會影響金屬的選擇。

不同部位的材料考量

同一副模具裡，各部位承受的負荷並不相同，因此常會採用不同金屬。模仁直接接觸成型材料與高溫，對材料性能要求最高；模座主要提供結構支撐；滑塊與斜銷承受往復運動與磨耗；冷卻零件則更重視導熱與水路設計。

模仁

直接接觸成型材料與熱循環，通常需要較高的硬度、耐磨性與熱疲勞抗力，是選材最受關注的部位。

模座

負責結構支撐與定位，重點在剛性、尺寸穩定性與加工性，材料選擇通常比模仁更注重經濟性。

滑塊

在運動中承受摩擦與局部衝擊，需要兼顧耐磨與韌性，並注意與導軌配合的表面狀態。

冷卻零件

包含水路嵌件、冷卻板等，導熱效率、水路密封與耐腐蝕能力是主要考量。

ISR 模具使用何種金屬？常見材料比較

以下整理業界常見的幾類模具金屬。每一類都有其適用範圍，沒有絕對的優劣，重點是與您的成型條件相互對應。

模具鋼材與模仁加工件的示意圖，呈現金屬模具零件的常見外觀 — 常見模具金屬多以鋼材或鋁合金形式供應，後續的加工與熱處理會直接影響最終性能。

P20／預硬模具鋼

P20 屬於預硬模具鋼，供應時已完成硬化處理，因此可直接進行切削加工，省去後續熱處理的變形風險。它的加工性與韌性都相當平衡，常用於一般塑膠模具與中等產量的需求。在我們的矽膠模具製作中，P20 也常作為模座與部分結構件的選擇之一。

適用方向：一般塑膠模具、結構件、中等產量與加工效率優先的情境。

H13／熱作模具鋼

H13 是熱作模具鋼的代表牌號，具有良好的熱強度與熱疲勞抗力，適合高溫或熱循環較頻繁的模具。由於需要經過淬火與回火等熱處理，加工時需要預留餘量，並在熱處理後安排精加工。對於需要長時間承受溫度變化的模仁，H13 是常見的選項之一。

適用方向：高溫成型、熱循環頻繁、需要較長模具壽命的模仁與嵌件。

1.2344／SKD61

1.2344 與 SKD61 是常見的熱作工具鋼牌號，在一般資料中通常被視為與 H13 相近或對應的材料。不過，各國標準的成分範圍與供應狀態仍可能存在差異，因此不能只憑牌號名稱就直接替代。採購時，建議向供應商索取材料證明，並確認其成分、熱處理條件與交貨狀態。

使用注意：與 H13 對應時，請以實際標準與材料證明為準，並核對熱處理規範是否一致。

1.2709 馬氏體時效鋼

1.2709 屬於馬氏體時效鋼，以高強度、良好韌性與尺寸穩定性著稱，也是金屬 3D 列印模具常會評估的材料方向。其強化來自時效處理，因此加工前後的熱處理流程需要精確控制。若零件需要複雜的內部結構或異形水路，這類材料經常被納入考量。

適用方向：需要高強度、複雜結構或金屬 3D 列印成形的模具零件。

不鏽模具鋼與 CX 類材料

當模具需要較好的耐腐蝕性與拋光性時，不鏽模具鋼是常見的選擇。我們在快速打樣與量產模具中會依應用需求選用 316 或 420 等不鏽模具材料。市場上也常見 CX 類材料的說法，但其實際牌號、成分與熱處理狀態差異很大，應逐一向供應商確認，不宜僅以商品名稱判斷。

適用方向：耐腐蝕、需要較佳拋光外觀，或需要頻繁清潔與消毒的模具。

鋁合金

鋁合金重量輕、導熱快、加工速度快，適合原型、試模或低產量的應用。我們的快速打樣模具即常採用 6061 或 7075 等鋁合金材料，以縮短交期並驗證產品設計。不過，鋁合金的耐磨性與耐熱性有限，模具壽命也明顯低於鋼材，因此不適合作為長期高產量的模仁材料。

壽命提醒：鋁合金模具適合快速驗證，若需進入量產，應評估磨耗與壽命限制後再決定是否改用鋼材。

模具材料怎麼選？掌握六項關鍵條件

在評估材料前，建議先把以下六項條件整理清楚。每一項都會影響最後的選材結論。

1
成型材料
評估塑膠、金屬粉末或其他材料的磨耗性、腐蝕性與加工溫度，這是選材最直接的依據。
2
模具溫度與熱循環
高溫與反覆升降溫會影響熱疲勞與使用壽命，溫度越高、循環越頻繁，越需要重視熱作鋼的選擇。
3
成型壓力與結構複雜度
檢查模仁厚度、薄壁區、尖角與受力集中位置，這些地方通常是最容易發生變形或破損的區域。
4
產量與維修成本
比較初始材料成本、模具壽命、停機風險與更換成本，短期便宜的材料未必是長期最划算的選擇。
5
表面品質與精度
依產品外觀、尺寸公差及後續拋光需求選擇材料，拋光性與尺寸穩定性都會影響成品一致性。
6
冷卻與熱傳需求
確認材料導熱性，並評估是否需要異形水路或局部冷卻設計，冷卻均勻度會直接影響週期時間與變形。

常見模具金屬的性能與適用場景

下表以相對等級整理各類材料的一般傾向，方便快速比對。

材料	硬度	韌性	耐磨性	耐熱性	耐腐蝕性	加工性	成本
P20	中	高	中	低	低至中	高	低至中
H13	高	高	中至高	高	中	中	中至高
1.2709	高	高	中	中	中	依製程	高
不鏽模具鋼	中至高	中	中	中	高	中	中至高
鋁合金	低	中	低	低	中	高	低

表中為一般傾向的相對比較，實際表現會受牌號、熱處理狀態與截面尺寸影響，請以供應商提供的材料數據為準。

硬度不是唯一指標

許多人選材時會先追求高硬度，但硬度只是諸多性能之一。材料若過硬而韌性不足，可能在衝擊或熱震下發生崩裂；若尺寸穩定性不佳，又會影響模具精度。材料性能也會受熱處理、截面尺寸與加工品質的影響，同一牌號在不同條件下表現可能差異很大。

為什麼重要：選材時應同時考量硬度、韌性、熱處理變形與加工難度，才能避免模具在量產中出現意外破損。

依情境提供的選材方向

以下為常見情境的起點建議，實際仍需依您的產品與設備條件確認。

一般塑膠模具
可優先評估 P20 等預硬模具鋼，兼顧加工效率與成本。
高磨耗成型
成型材料含研磨性填料時，應評估耐磨性較佳的鋼材，並考慮表面處理。
高溫模具
高溫或熱循環頻繁時，可評估 H13 類熱作模具鋼或具高強度特性的材料。
快速試模
早期驗證階段可考慮鋁合金模具，縮短交期，待設計確認後再轉換為量產材料。

牌號相近不等於性能完全相同

即使牌號看起來相近，成分範圍、冶金品質、供應狀態與熱處理規範都可能不同。採購時請核對材料標準、材料證明與熱處理狀態，並確認供應商提供的是實際批次的資料，而非只有一般型錄數值。

模具金屬加工與製造方式有哪些？

選定材料之後，加工方式會決定模具能否達到設計精度。以下依常見製程說明。

傳統加工

模具加工常見的傳統方法包括銑削、車削、鑽孔、電火花加工（EDM）、線切割及研磨。銑削與車削適合去除大部分材料並形成基本外型；電火花與線切割則用於硬化後的細部型腔、尖角與精細結構。我們的模具製造能力涵蓋 3 軸與 5 軸 CNC 加工，以及成型放電與線切割，可依結構選擇合適的組合。

熱處理與表面處理

淬火與回火可提升硬度與強度，並改善韌性與尺寸穩定性；氮化與塗層則能強化表面的耐磨與抗黏著能力。不過，熱處理過程會產生變形，因此建議在粗加工後預留餘量，熱處理後再進行精加工。處理方式的選擇，應同時考量硬度目標、變形容許量與模具用途。

金屬 3D 列印

雷射粉床熔融等金屬積層製程，能以逐層堆疊的方式製作複雜模具零件與異形冷卻水路，這是傳統切削難以完成的結構。列印後的零件仍需進行熱處理、支撐移除與精加工，才能達到模具要求。

混合製造

實務上，混合製造越來越常見：以金屬 3D 列印完成具水路或複雜內部結構的模仁，再以 CNC 進行關鍵基準面與配合面的精加工，並結合傳統模座完成組裝。這種做法可以兼顧結構自由度與尺寸精度，也能降低整體製造風險。

製程注意

加工餘量需依熱處理變形量預留，避免精加工後尺寸不足。
內部孔道與水路在加工後必須徹底清潔，殘留粉末或切屑會造成冷卻不良。
尺寸精度與後處理需求應在設計階段就與供應商討論，避免後段才發現無法達成。

金屬 3D 列印模具的優勢與限制

金屬 3D 列印為模具設計帶來更大的空間，但它並不適用於所有情況。了解優勢與限制，才能判斷是否值得導入。

異形水路的優勢

傳統鑽孔水路只能走直線，難以貼近型腔的曲面與局部熱點。異形水路可以沿著產品外形布置，使冷卻更均勻，有助於縮短冷卻時間、減少翹曲，並改善生產週期。這對於厚薄變化大或外觀要求高的產品特別有價值。

常見列印材料方向

目前常見的列印材料方向包括 1.2709、H13 類熱作鋼，以及不鏽模具鋼等。但粉末規格、設備參數與可達到的性能會因機台與供應商而異，請務必依實際設備與粉末資料確認，不宜直接套用一般數據。

列印件的後處理

列印件通常仍需完成以下後段程序，才能成為可用的模具零件：

熱處理

調整組織與機械性能，並穩定尺寸。

支撐移除

去除列印過程中的支撐結構。

CNC 精加工

完成配合面、基準面與關鍵尺寸。

表面處理

依需求提升耐磨、拋光或外觀品質。

限制與成本評估

列印件可能存在孔隙、表面粗糙度較高，以及內部水路清潔困難等問題，因此需要搭配適當的品質檢測。以下是評估時需注意的重點：

1
孔隙與表面粗糙度
可能影響強度與拋光表現，需依用途評估檢測方式。
2
內部水路清潔
盲孔與狹長水路需要確認可清潔性與可檢查性。
3
整體成本
3D 列印並非所有模具都更划算，需比較零件複雜度、產量與整體製程成本。

ISR 模具的品質驗證與維護

品質驗證從材料進廠就開始，並延續到模具的整個使用週期。

材料與熱處理驗收

建議逐項確認以下資料，作為模具驗收的依據：

材料證明：牌號、標準與批次資訊相符。
硬度與熱處理紀錄：符合設計要求的硬度範圍與處理條件。
尺寸精度與表面品質：關鍵尺寸與表面狀態符合圖面要求。

列印模具的檢測

針對金屬 3D 列印模具，可依需求安排密度、內部缺陷與水路通暢性的檢測。檢測方式與標準應在採購前確認，並納入驗收文件中，讓品質有可追溯的依據。

定期維護

模具在量產中會逐漸磨耗與劣化，定期檢查可以及早發現問題，降低停機與不良風險。建議依下列順序建立維護節奏：

1
檢查磨耗與裂紋

定期觀察分模面、型腔與尖角，記錄磨耗與裂紋的位置與程度。
2
清潔與冷卻水路檢查

清除殘留物並確認水路是否堵塞，避免局部過熱與成型不良。
3
防鏽與潤滑

停機後做好防鏽處理，並對滑動與導引部位適當潤滑。
4
飛邊監控與適時維修

發現飛邊增加時即安排修整，避免問題擴大影響產品品質與模具結構。

ISR 模具選材常見錯誤與避坑建議

以下是我們在協助客戶時最常遇到的選材問題，提前注意可以減少大量返工。

錯誤 01

只看材料單價

忽略熱處理、加工、維修與模具壽命成本，最後的總成本可能遠高於預期。

錯誤 02

未確認成型材料特性

磨耗、腐蝕或熱疲勞可能因此過快發生，應先確認材料的磨耗與腐蝕特性。

錯誤 03

只追求高硬度

忽略韌性、尺寸穩定性與加工難度，容易造成崩裂或加工困難。

錯誤 04

未將冷卻、熱處理與精加工納入規劃

熱處理變形與精加工餘量若未事先安排，可能導致交期延誤或尺寸超差。

錯誤 05

設計資料提供不完整

供應商無法掌握成型材料、產量與公差需求，就難以給出合適的選材與結構建議。

建議提供的資料

在設計階段，建議將成型材料、預估產量、設備條件與產品公差一併提供給模具供應商。資料越完整，選材與結構評估就越能貼近實際需求。

常見問題 FAQ

金屬加工有哪些工藝種類？

常見類型包括切削加工、電加工、成形加工、熱處理、表面處理與金屬 3D 列印。實際工藝會依模具形狀、材料與精度要求組合選用，單一製程通常難以涵蓋所有需求。

金屬 3D 列印的強度如何？

強度取決於金屬粉末、列印參數、列印方向、孔隙控制與後處理。建議以材料數據、試片結果及實際零件檢測來評估，不應直接假設列印件與鍛造材料的性能相同。

ISR 模具一定要用模具鋼嗎？

不一定。依成型溫度、產量、受力、磨耗與產品要求，鋁合金或其他金屬也可能適用，例如用於快速試模或低產量的應用。

1.2709 和 H13 模具鋼該怎麼選？

兩者在製造方式、熱處理需求、耐熱與耐磨考量上各有重點。H13 是傳統熱作鋼的常見選擇，1.2709 則常被評估用於高強度或金屬 3D 列印的模具零件。建議依設備能力、熱處理條件與使用環境逐項確認後再決定。

模具材料需要熱處理嗎？

是否需要熱處理取決於材料的供應狀態、模具用途、所需硬度與尺寸穩定性。例如部分預硬模具鋼出廠時已完成硬化，可直接加工；而許多熱作鋼則需要經過淬火與回火。

結語：依成型條件選出合適的 ISR 模具金屬

ISR 模具沒有適用所有情境的單一金屬。P20、H13、1.2709、不鏽模具鋼與鋁合金各有其適用範圍，真正的答案來自成型材料、模具溫度、壓力、產量、精度與製造方式的綜合判斷。

如果您正在規劃新的模具，建議先整理產品材料、預估產量、工作溫度與精度需求，再與模具工程師一起確認材料方案。提早把這些條件說清楚，通常能省下大量的試模與修改時間。