P20 vs H13 vs S7 vs D2: Qué Acero de Herramienta para Qué Parte de Molde
Elija el acero de herramienta incorrecto y el molde se agrieta a 30,000 disparos en lugar de 300,000 — luego el troquel de reemplazo, la producción perdida y el paro de dos semanas cuestan mucho más de lo que el acero costó. Esta guía es el árbol de decisión de 30 segundos: P20 para inyección de plástico, H13 para fundición a presión y trabajo en caliente, D2 para desgaste en trabajo en frío, S7 para impacto y choque.
La Respuesta Rápida — Cuatro Aceros, Cuatro Trabajos
La selección de acero de herramienta es una decisión basada primero en la aplicación, no en la resistencia. Los cuatro grados que cubren la mayoría del trabajo de moldes y troqueles:
| Grado | Familia | Dureza típica (HRC) | Elíjalo para |
|---|
| P20 (1.2311) | Acero para moldes de plástico, pre-endurecido | 28–34 | Núcleos y cavidades de moldes de inyección, herramiental de plástico |
| H13 (1.2344) | Acero al cromo para trabajo en caliente | 48–52 | Fundición a presión, forja en caliente, troqueles de extrusión |
| D2 (1.2379) | Trabajo en frío, alto carbono alto cromo | 58–62 | Troqueles de corte/estampado, cuchillas de cizalla, piezas de desgaste |
| S7 (1.2355) | Resistente al choque | 52–58 | Punzones con carga de impacto, cinceles, troqueles de trabajo pesado |
Regla general Plástico a temperatura ambiente → P20. Metal fundido y calor → H13. Corte en frío y desgaste → D2. Impacto y choque → S7. Cuando dos podrían funcionar, deje que el costo y el tamaño de sección decidan.
P20 — El Caballo de Batalla de la Inyección de Plástico (28–34 HRC)
P20 (DIN 1.2311, ~0.28–0.40 C, 1.4–2.0 Cr, 0.6–1.5 Mn, 0.2–0.55 Mo) se entrega pre-endurecido a aproximadamente 28–34 HRC, lo que significa sin tratamiento térmico después del mecanizado — sin distorsión, sin riesgo de agrietamiento, entrega inmediata de una cavidad terminada.
- Fortalezas: excelente maquinabilidad, buena pulibilidad, costo moderado, nitrurable para mayor dureza superficial.
- Límites: por encima de ~400 mm de sección, la dureza pasante se vuelve inconsistente; no para servicio de alta temperatura o alto desgaste.
- Usos típicos: núcleos y cavidades de moldes de inyección, bases de moldes, herramiental de compresión y RIM, fundición a presión de zinc en bajo volumen.
Ventaja del pre-endurecido Como P20 no necesita tratamiento térmico post-mecanizado, no hay distorsión que corregir y no hay riesgo de agrietar una cavidad terminada en el temple — la razón principal por la que domina el trabajo de moldes de plástico.
H13 — El Campeón del Trabajo en Caliente (48–52 HRC)
H13 (DIN 1.2344, ~0.32–0.45 C, 4.75–5.5 Cr, 1.1–1.75 Mo, 0.8–1.2 V, 0.8–1.2 Si) es el acero de herramienta para trabajo en caliente más utilizado: mantiene dureza y tenacidad a temperaturas de servicio de hasta ~500°C y resiste el choque térmico y las grietas por calor.
- Fortalezas: excelente tenacidad y resistencia a la fatiga a temperatura, buena resistencia al choque térmico, tolerante al enfriamiento con agua en servicio, nitrurable.
- Tratamiento térmico: austenizar ~1900–2050°F (1038–1121°C), temple en aire o aceite, doble revenido a 900–1100°F (482–593°C) para 48–52 HRC.
- Usos típicos: troqueles de fundición a presión de aluminio, troqueles de forja en caliente, troqueles y vástagos de extrusión, cuchillas de cizalla en caliente.
No use H13 en frío A temperatura ambiente, los 48–52 HRC del H13 son excesivamente blandos para desgaste y cuesta más que D2; solo justifica su prima cuando el troquel trabaja en caliente.
D2 — El Monstruo del Desgaste en Trabajo en Frío (58–62 HRC)
D2 (DIN 1.2379, ~1.40–1.60 C, 11–13 Cr, 0.7–1.2 Mo, 0.9–1.1 V) es un acero de alto carbono y alto cromo para trabajo en frío que se endurece al aire a 58–62 HRC con mínima distorsión, ofreciendo excelente resistencia al desgaste y a la abrasión, más una moderada resistencia a la corrosión por su cromo.
- Fortalezas: la mayor resistencia al desgaste de los cuatro, estable en el endurecimiento (baja distorsión), capaz de ser nitrurado, maquinable en condición recocida.
- Compensación: menor tenacidad — D2 puede despostillarse o agrietarse bajo impacto fuerte; no para filos con carga de choque.
- Usos típicos: troqueles de corte y corte fino, troqueles de conformado y embutición profunda, cuchillas de cizalla, punzones, cortadores de ranurado, troqueles de roscado por laminación, herramiental para moldes abrasivos.
S7 — El Absorbedor de Choque (52–58 HRC)
S7 (DIN 1.2355, ~0.45–0.55 C, 3.0–3.5 Cr, 1.3–1.8 Mo) es el grado resistente al choque: está diseñado para absorber energía de impacto sin fracturarse, con una dureza de aproximadamente 52–58 HRC.
- Fortalezas: la mayor tenacidad al impacto de los cuatro; resiste el despostillamiento bajo carga súbita; buena combinación de dureza y ductilidad.
- Compensación: menor resistencia al desgaste que D2 — en trabajo abrasivo se desgasta más rápido.
- Usos típicos: punzones de impacto, cinceles, cuchillas de cizalla con carga de choque, troqueles de trabajo pesado y de acuñación, cinceles en frío, herramientas sujetas a martilleo.
S7 vs D2 en una línea Si el filo del troquel recibe impacto, S7; si recibe abrasión, D2. El impacto fractura los filos de D2, la abrasión desgasta al S7.
El Costo de Equivocarse — Un Reemplazo de $50K
El modo de falla que convierte la selección de acero de herramienta en una decisión financiera: un molde especificado con el acero incorrecto se agrieta o se desgasta después de ~30,000 disparos en lugar de los varios cientos de miles esperados. El costo de reemplazo no es el acero — es el nuevo bloque de molde, el tiempo de mecanizado, las iteraciones de prueba y la línea de producción detenida, rutinariamente en el rango de $30,000–$50,000+ más 1–2 semanas de tiempo de inactividad para un troquel de tamaño medio.
Nota preliminar (pendiente de revisión de Sinbo) Las cifras de falla a 30K disparos y reemplazo de $50K están sintetizadas de la experiencia estándar de la industria (práctica de fabricación de moldes) y páginas de materiales de proveedores, no del registro interno de herramiental de Sinbo. Los ingenieros de Sinbo deben reemplazar los números ilustrativos con datos reales del taller antes de la traducción.
La regla práctica: si la aplicación está en el límite, actualice el acero antes de que se corte el molde — el costo incremental del acero es un error de redondeo contra una falla de molde a media vida.
El Árbol de Decisión — Aplicación → Acero → Notas de Mecanizado
| Si la pieza es… | Elija | Nota de mecanizado |
|---|
| Núcleo/cavidad de molde de inyección, plástico estándar | P20 (28–34 HRC pre-endurecido) | Mecanizar en condición de entrega; sin TT posterior; pulir y luego nitruración opcional |
| Molde de inyección, alto desgaste o sección de 400+ mm | P20 + nitruración o actualizar a H13 | Nitrurar después del mecanizado de acabado |
| Fundición a presión / forja en caliente / troquel de extrusión | H13 (48–52 HRC) | Desbastar, tratar térmicamente, acabar; doble revenido; aliviar tensiones en reparaciones de soldadura |
| Troquel de corte/estampado, cuchilla de cizalla, pieza de desgaste | D2 (58–62 HRC) | Mecanizar recocido, tratar térmicamente, rectificado de acabado o EDM de alambre |
| Punzón de impacto, cincel, troquel con carga de choque | S7 (52–58 HRC) | Mecanizar recocido, tratar térmicamente, revenido para objetivo de tenacidad |
| Deslizadores de molde / insertos pequeños bajo impacto | S7 o D2 según tipo de carga | Impacto → S7; abrasión → D2 |
Equivalencias de gradosP20 = DIN 1.2311 = JIS (aprox. SKT3/SKD61 familia difiere — verificar) P20 es 1.2311 (40CrMnMo7) según DIN.
H13 = DIN 1.2344 = JIS SKD61 = GB Cr5Mo1V H13 es X40CrMoV5-1 según DIN.
D2 = DIN 1.2379 = JIS SKD11 = GB Cr12MoV D2 es X153CrMoV12 según DIN.
S7 = DIN 1.2355 (55CrMoV7-8-14 según DIN; sin equivalente JIS universal — confirmar contra el estándar local).
Cómo Especificar el Acero en su Solicitud de Cotización
- Nombre el grado y el estándar: p. ej. «H13 según ASTM A681, DIN 1.2344» — nunca solo «acero de herramienta».
- Indique el objetivo de dureza y la escala: p. ej. «48–52 HRC, probado según ASTM E18».
- Indique la condición de entrega: pre-endurecido (P20), recocido (D2/S7/H13 para mecanizado), o endurecido terminado.
- Para aceros de trabajo en caliente y trabajo en frío, exija el certificado de tratamiento térmico (ciclo de temple/revenido, dureza real) — el grado en papel no tiene sentido sin el tratamiento térmico que lo materializa.
- Para cavidades fundidas/mecanizadas, añada verificación de material (PMI o certificado de molino) cuando el troquel sea crítico para seguridad o producción.
Normas y Fuentes
Normas primariasASTM A681 Especificación estándar para aceros de herramienta aleados (cubre la química de P20, H13, D2, S7).
ISO 4957 Aceros de herramienta — designación y condiciones de entrega (equivalentes DIN/EN 1.2311, 1.2344, 1.2379, 1.2355).
ASTM E18 Ensayo de dureza Rockwell (verificación HRC).
ASTM E415 / E1251 Análisis espectrométrico de composición (verificación de material).
Referencias de aplicaciónSanyao Forging Los 10 Principales Tipos de Aceros para Moldes — composición y dureza por grado (P20 28–32, H13 48–52, D2 60–62, S7 54–58).
Createel Tabla de grados de Acero para Herramienta y Troquel — P20 30–36, H13 44–52, D2 58–62, S7 54–56; equivalentes DIN y ciclos de tratamiento térmico.
Panjin International Qué es el Acero para Troqueles — comparación de grados (P20 28–34, H13 48–52, D2 58–62, S7 52–58) y factores de selección.
Kens Metal Grados de Acero de Herramienta — composición de P20 y límite de sección de 400 mm; aplicaciones de H13 en trabajo en caliente; aplicaciones de D2.
Vast-Cast Comparación de Acero de Herramienta — pasos de tratamiento térmico y dureza alcanzable (P20 30–36, H13 48–52, D2 58–62, S7 50–56).
Frequently Asked Questions
¿Qué acero de herramienta debo usar para un molde de inyección?
P20, pre-endurecido a 28–34 HRC, para moldes de inyección de plástico estándar. Se mecaniza bien en condición de entrega, no necesita tratamiento térmico post-mecanizado (por lo tanto sin distorsión), se pule bien y puede nitrurarse para mayor dureza superficial. Para resinas muy abrasivas, secciones superiores a ~400 mm, o moldes con mucho canal caliente, considere P20 + nitruración o actualice a H13.
¿El H13 es solo para fundición a presión, o puede hacer otros trabajos?
H13 es el grado para trabajo en caliente — fundición a presión, forja en caliente y extrusión — y también puede servir en moldes de plástico que trabajan en caliente. Su fortaleza es mantener dureza y tenacidad a temperaturas de servicio de hasta ~500°C con buena resistencia al choque térmico. A temperatura ambiente es excesivamente blando para desgaste y cuesta más que los grados de trabajo en frío, así que no lo use para estampado o corte.
¿Cuál es la diferencia entre D2 y S7?
D2 es para desgaste, S7 es para impacto. D2 (58–62 HRC) es un acero de alto carbono y alto cromo para trabajo en frío con la mejor resistencia a la abrasión de los cuatro pero menor tenacidad — se despostilla bajo choque fuerte. S7 (52–58 HRC) es el grado resistente al choque: menor resistencia al desgaste pero absorbe el impacto sin fracturarse. Cargas de impacto → S7; desgaste abrasivo → D2.
¿El P20 necesita tratamiento térmico después del mecanizado?
No — ese es el punto del P20 pre-endurecido. Se suministra a 28–34 HRC, así que usted mecaniza la cavidad terminada directamente y omite el temple y revenido por completo, eliminando la distorsión y el riesgo de agrietamiento por temple. Si necesita mayor dureza superficial, nitrure después del mecanizado de acabado.
¿Cuánto cuesta realmente elegir el acero de molde incorrecto?
Típicamente un reemplazo de $30,000–$50,000+ más 1–2 semanas de tiempo de inactividad para un troquel de tamaño medio. Un molde que se agrieta a ~30,000 disparos en lugar de varios cientos de miles falla porque el acero no pudo soportar la temperatura, el desgaste o el impacto. El costo incremental del acero correcto es un error de redondeo contra esa falla — actualice antes de que se corte el molde.
¿Cómo especifico el acero de herramienta para que mi proveedor no adivine?
Nombre el grado y el estándar, el objetivo de dureza y la condición de entrega. Por ejemplo: «H13 según ASTM A681 / DIN 1.2344, 48–52 HRC, mecanizado en condición recocida luego endurecido y doblemente revenido.» Añada el requisito de certificado de tratamiento térmico y verificación de material (certificado de molino o PMI) para troqueles críticos de producción.
Sources & Standards Referenced
- ASTM A681: Especificación Estándar para Aceros de Herramienta Aleados (requisitos de química para P20, H13, D2, S7)
- ISO 4957: Aceros de herramienta — designación y condiciones de entrega (equivalentes DIN/EN 1.2311, 1.2344, 1.2379, 1.2355)
- ASTM E18: Métodos de ensayo estándar para dureza Rockwell de materiales metálicos (verificación HRC)
- ASTM E415 / E1251: Análisis espectrométrico de acero al carbono y baja aleación (verificación de composición)
- Sanyao Forging: Los 10 Principales Tipos de Aceros para Moldes — composición y dureza por grado (P20 28–32, H13 48–52, D2 60–62, S7 54–58 HRC)
- Createel: Acero para Herramienta y Troquel — tabla de grados con equivalentes DIN y ciclos de tratamiento térmico (P20 30–36, H13 44–52, D2 58–62, S7 54–56 HRC)
- Panjin International: ¿Qué es el Acero para Troqueles? — comparación de grados y factores de selección (P20 28–34, H13 48–52, D2 58–62, S7 52–58 HRC)
- Kens Metal: Grados de Acero de Herramienta — composición de P20 y límite de sección de 400 mm; aplicaciones de H13 en trabajo en caliente; aplicaciones de D2 en trabajo en frío
- Vast-Cast: Propiedades, grados y comparación de Acero de Herramienta — pasos de tratamiento térmico y dureza alcanzable (P20 30–36, H13 48–52, D2 58–62, S7 50–56 HRC)
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