# P20 vs H13 vs S7 vs D2 — 哪种模具钢用于哪种模具零件

> P20、H13、S7、D2 模具钢选型对比：硬度、成分与适用场景一目了然——P20 用于塑料注塑，H13 用于压铸和热作，D2 用于冷作耐磨，S7 用于冲击载荷，选错钢种模具寿命可相差十倍。查看选材决策树。

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## 本页目录

- 快速答案 — 四种钢，四种工况
- P20 — 塑料注塑主力钢种 (28–34 HRC)
- H13 — 热作冠军钢种 (48–52 HRC)
- D2 — 冷作耐磨之王 (58–62 HRC)
- S7 — 冲击吸收者 (52–58 HRC)
- 选错的代价——$50K 的更换费
- 决策树 — 工况 → 钢种 → 加工要点
- 如何在 RFQ 中指定模具钢
- 标准与参考来源
- 常见问题
- 需要按规格加工模具钢？

# P20 vs H13 vs S7 vs D2：哪种模具钢用于哪种模具零件
选错模具钢，模具在 30,000 次冲压后就开裂，而不是预期的 300,000 次——更换模具、停产损失和两周停机费用远超钢材本身。本指南是 30 秒决策树：P20 用于塑料注塑，H13 用于压铸和热作，D2 用于冷作耐磨，S7 用于冲击和撞击载荷。
## 快速答案 — 四种钢，四种工况
模具钢选材是以工况为先的决策，而非以强度为先。覆盖大多数模具和冲压作业的四类钢种：
|  钢种 |  类别 |  典型硬度 (HRC) |  适用场景
|  P20 (1.2311) |  塑料模具钢，预硬化 |  28–34 |  注塑模芯和型腔，塑料工装
|  H13 (1.2344) |  热作铬钢 |  48–52 |  压铸、热锻、挤压模具
|  D2 (1.2379) |  冷作，高碳高铬 |  58–62 |  落料/冲压模具、剪切刀片、耐磨件
|  S7 (1.2355) |  耐冲击 |  52–58 |  冲击载荷冲头、凿子、重型模具
经验法则 室温塑料 → P20。熔融金属和高温 → H13。冷切和磨损 → D2。冲击和撞击 → S7。两种都可用时，由成本和截面尺寸决定。
## P20 — 塑料注塑主力钢种 (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) 以约 28–34 HRC 的预硬化状态交货，这意味着加工后无需热处理——无变形、无开裂风险，型腔加工完成即可交付。 - 优势：出色的可加工性、良好的抛光性、适中的成本，可氮化以提高表面硬度。
- 局限：截面超过 ~400 mm 时，贯穿硬度变得不均匀；不适用于高温或高磨损工况。
- 典型用途：注塑模芯和型腔、模架、压缩和 RIM 工装、小批量锌压铸。
预硬化优势 由于 P20 无需加工后热处理，不存在需要校正的变形，也没有淬火时开裂已加工型腔的风险——这是它在塑料模具领域占主导地位的最大原因。
## H13 — 热作冠军钢种 (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) 是使用最广泛的热作模具钢：在高达 ~500°C 的使用温度下保持硬度和韧性，耐热冲击和热裂纹。 - 优势：高温下出色的韧性和抗疲劳性、良好的抗热震性、可耐受使用中的水冷，可氮化。
- 热处理：奥氏体化 ~1900–2050°F (1038–1121°C)，气淬或油淬，在 900–1100°F (482–593°C) 双重回火至 48–52 HRC。
- 典型用途：铝压铸模具、热锻模具、挤压模具和挤压杆、热剪切刀片。
不要在低温下使用 H13 在室温下，H13 的 48–52 HRC 对耐磨来说过软，且成本高于 D2；只有模具在高温下运行时才能体现其价值。
## D2 — 冷作耐磨之王 (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) 是高碳高铬冷作钢，空冷淬火至 58–62 HRC，变形极小，具有出色的耐磨和抗磨料磨损性能，铬还赋予一定的耐蚀性。 - 优势：四种钢中最高耐磨性，淬火尺寸稳定（低变形），可氮化，退火状态下可加工。
- 取舍：韧性较低——D2 在重载冲击下可能崩裂或开裂；不适用于冲击载荷刃口。
- 典型用途：落料和精冲模具、成形和深拉模具、剪切刀片、冲头、纵切刀、滚丝模、磨料模具工装。

## S7 — 冲击吸收者 (52–58 HRC)
S7 (DIN 1.2355，~0.45–0.55 C，3.0–3.5 Cr，1.3–1.8 Mo) 是耐冲击钢种：设计用于在不破裂的情况下吸收冲击能量，硬度约 52–58 HRC。 - 优势：四种钢中最高冲击韧性；抗突然加载下的崩裂；硬度和延展性的良好组合。
- 取舍：耐磨性低于 D2——在磨料磨损工况下磨损更快。
- 典型用途：冲击冲头、凿子、承受冲击载荷的剪切刀片、重型和压印模具、冷凿、受锤击工具。
S7 vs D2 一句话 模具刃口受冲击用 S7；受磨损用 D2。冲击使 D2 刃口碎裂，磨损使 S7 消耗殆尽。
## 选错的代价——$50K 的更换费
使模具钢选材成为财务决策的失效模式：选用错误钢材的模具在 ~30,000 次冲压后开裂或磨损失效，而非预期的数十万次。更换成本不在钢材——而在新的模具毛坯、加工时间、试模迭代和停转的生产线，对于中型模具通常在 $30,000–$50,000+ 范围，加上 1–2 周停机。 草稿说明（待 Sinbo 审核） 30K 次失效和 $50K 更换费用数据来自行业标准经验（模具制造实践）和供应商材料页面，并非 Sinbo 内部工装记录。Sinbo 工程师应在翻译前用实际车间数据替换示例数字。 实用法则：如果工况处于临界状态，在模具加工前就升级钢材——钢材的增量成本相比模具中途失效只是舍入误差。
## 决策树 — 工况 → 钢种 → 加工要点

|  零件工况 |  选择 |  加工要点
|  注塑模芯/型腔，常规塑料 |  P20（28–34 HRC 预硬化） |  按交货状态加工；无需后续热处理；抛光后可选氮化
|  注塑模，高磨损或 400+ mm 截面 |  P20 + 氮化或升级到 H13 |  精加工后氮化
|  压铸/热锻/挤压模具 |  H13（48–52 HRC） |  粗加工→热处理→精加工；双重回火；焊补后去应力
|  落料/冲压模具、剪切刀片、耐磨件 |  D2（58–62 HRC） |  退火状态加工→热处理→精磨或线切割
|  冲击冲头、凿子、冲击载荷模具 |  S7（52–58 HRC） |  退火状态加工→热处理→回火至目标韧性
|  模具滑块/受冲击小镶件 |  按载荷类型选 S7 或 D2 |  冲击 → S7；磨损 → D2
牌号对照P20 = DIN 1.2311 = JIS（近似 SKT3/SKD61 系列，有差异——需确认） P20 即 DIN 1.2311 (40CrMnMo7)。H13 = DIN 1.2344 = JIS SKD61 = GB Cr5Mo1V H13 即 DIN X40CrMoV5-1。D2 = DIN 1.2379 = JIS SKD11 = GB Cr12MoV D2 即 DIN X153CrMoV12。S7 = DIN 1.2355（55CrMoV7-8-14 per DIN；无通用 JIS 对照——请核对当地标准）。
## 如何在 RFQ 中指定模具钢
1- 注明牌号和标准：例如“H13 per ASTM A681, DIN 1.2344”——绝不能只写“模具钢”。
1- 注明目标硬度和标尺：例如“48–52 HRC，按 ASTM E18 测试”。
1- 注明交货状态：预硬化 (P20)、退火 (D2/S7/H13 便于加工) 或成品硬化。
1- 对热作和冷作钢，要求提供热处理证书（淬火/回火循环、实际硬度）——没有实现性能的热处理，纸面牌号毫无意义。
1- 对铸造/加工型腔，增加材料验证（PMI 或钢厂证书），当模具涉及安全或生产关键时。

## 标准与参考来源
主要标准ASTM A681 合金工具钢标准规范（涵盖 P20、H13、D2、S7 化学成分）。ISO 4957 工具钢——牌号表示法和交货条件（DIN/EN 对照 1.2311、1.2344、1.2379、1.2355）。ASTM E18 洛氏硬度测试（HRC 验证）。ASTM E415 / E1251 光谱成分分析（材料验证）。 应用参考Sanyao Forging 10 大模具钢——各牌号成分和硬度（P20 28–32、H13 48–52、D2 60–62、S7 54–58）。Createel 工具钢牌号表——P20 30–36、H13 44–52、D2 58–62、S7 54–56；DIN 对照和热处理循环。Panjin International 什么是模具钢——牌号对照（P20 28–34、H13 48–52、D2 58–62、S7 52–58）和选材因素。Kens Metal 工具钢牌号——P20 成分和 400 mm 截面限制；H13 热作应用；D2 应用。Vast-Cast 工具钢对比——热处理步骤和可达硬度（P20 30–36、H13 48–52、D2 58–62、S7 50–56）。
## 常见问题

#### 注塑模具应该用哪种模具钢？
P20，预硬化至 28–34 HRC，用于标准塑料注塑模具。它在交货状态下可加工性好，无需加工后热处理（因此无变形），抛光性好，可氮化以提高表面硬度。对于极高磨损树脂、截面超过 ~400 mm 或热流道密集的模具，考虑 P20 + 氮化或升级到 H13。

#### H13 只能用于压铸吗，还是也能做其他工况？
H13 是热作钢种——压铸、热锻和挤压——也可用于高温运行的塑料模具。它的优势是在高达 ~500°C 的使用温度下保持硬度和韧性，并具有良好的抗热震性。在室温下它对耐磨来说过软，且成本高于冷作钢种，因此不要用于冲压或落料。

#### D2 和 S7 有什么区别？
D2 用于耐磨，S7 用于冲击。 D2 (58–62 HRC) 是高碳高铬冷作钢，四种钢中耐磨性最好但韧性较低——重载冲击下会崩裂。S7 (52–58 HRC) 是耐冲击钢种：耐磨性较低但能吸收冲击而不破裂。冲击载荷 → S7；磨料磨损 → D2。

#### P20 加工后需要热处理吗？
不需要——这正是预硬化 P20 的意义。它以 28–34 HRC 供货，因此直接加工成品型腔，完全跳过淬火和回火，消除变形和淬火开裂风险。如果需要更高的表面硬度，精加工后进行氮化。

#### 选错模具钢的实际代价有多大？
对于中型模具，通常 $30,000–$50,000+ 的更换费用加 1–2 周停机。在 ~30,000 次冲压后开裂而非预期数十万次的模具失效，是因为钢材无法承受温度、磨损或冲击。正确钢材的增量成本相比这种失效只是舍入误差——在模具加工前就升级。

#### 如何指定模具钢才能让供应商不靠猜？
注明牌号和标准、目标硬度、交货状态。例如：“H13 per ASTM A681 / DIN 1.2344，48–52 HRC，退火状态加工后硬化并双重回火。”对生产关键模具增加热处理证书要求和材料验证（钢厂证书或 PMI）。
引用的来源与标准 1- ASTM A681：合金工具钢标准规范（P20、H13、D2、S7 化学成分要求）
1- ISO 4957：工具钢——牌号表示法和交货条件（DIN/EN 1.2311、1.2344、1.2379、1.2355 对照）
1- ASTM E18：金属材料洛氏硬度标准测试方法（HRC 验证）
1- ASTM E415 / E1251：碳素钢和低合金钢光谱分析（成分验证）
1- Sanyao Forging：10 大模具钢——各牌号成分和硬度（P20 28–32、H13 48–52、D2 60–62、S7 54–58 HRC）
1- Createel：工具钢——牌号表含 DIN 对照和热处理循环（P20 30–36、H13 44–52、D2 58–62、S7 54–56 HRC）
1- Panjin International：什么是模具钢——牌号对照和选材因素（P20 28–34、H13 48–52、D2 58–62、S7 52–58 HRC）
1- Kens Metal：工具钢牌号——P20 成分和 400 mm 截面限制；H13 热作应用；D2 冷作应用
1- Vast-Cast：工具钢性能、牌号、对比——热处理步骤和可达硬度（P20 30–36、H13 48–52、D2 58–62、S7 50–56 HRC）

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