美国模具钢系列及选用方案初步形成于20世纪40年代。

美国根据模具使用条件将模具钢分为三类。 美国金属学会工具钢委员会列出了冷作模具钢、热作模具钢和塑料模具钢三类。 其中，冷作模具钢分为12小类，热作模具钢为9小类，塑料模具钢为2小类。 每个子类别的材料选择取决于三个主要因素：

◆ 尺寸和形状复杂，

◆ 待加工材料，

◆ 耐久性要求或设计寿命。

冷作模具钢的分类

冷作模具钢分为五组：W组、O组、A组、D组和S组。

◆ W组为水淬工具钢，有11种钢种和7种碳素工具钢，含碳量为0.7%～1.3%。

◆ O组为油淬模具钢（俗称油钢）。 有4种钢种，含碳量为0.85%-1.55%。

◆ 一组气硬合金冷作模具钢，包括含碳量0.5%～2.25%的9个钢种。

◆ D组为高碳高铬冷作模具钢。 含碳量0.9%-2.5%的钢种有7个。

◆ S组为耐冲击工具钢。 含碳量0.4%-0.6%的钢种有7种。

对于冷作模具，还有高速钢（HSS组）和超高速钢（SHSS组）、钴基硬质合金和钢结硬质合金（HA组）、粉末钢和工程陶瓷（ PIM组）、碳钨工具钢（F组）、特殊用途工具钢（L组）。

冷作模具钢的选用

冷作模具钢主要系列为高硬冷作型，主要用于要求耐高压、耐磨的模具。 硬度高于HRC60-62。 对于要求耐冲击和高韧性的模具，硬度低于HRC60-62，主要采用S型和部分A型以及最常见的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢。 对于大型冲压模具，如汽车外饰冲压件，主要采用铸铁。 结构简单或使用寿命短的，可采用锌基合金或高分子复合材料。

高速钢和超高速钢在冷作模具中的应用正在迅速增长。 主要原因是它具有较高的“抗压强度/硬度”比。 硬度可在HRC60-70之间选择。

粉末模具钢具有优异的耐磨寿命，硬度不高HRC60-62，用途广泛。

碳素工具钢在寿命达到10万件的冲头或软质材料冲压模具中仍有一定的应用范围。

热作模具钢的分类

美国热作模具钢分为热作模具钢和超热强合金两大类。

热作模具钢的选用

由于热作模具在高温条件下工作，因此要求材料具有热强度和耐热磨损性能。 为了保证模具的使用寿命，必须对模具进行冷却。 冷热交替的模具会产生裂纹，即热疲劳裂纹，因此材料也要求具有抗裂性和抗热疲劳性。

按热强度排列的主要系列材料选择：

低合金调质模具钢（6G、6F2、6F3）→中铬热作模具钢（H11、H12、H13）→钨热作模具钢（H21、H22）。

非标热作模具钢：如热镦模具用时效硬化6H4。 当采用H11、H12、H13而不能满足耐热磨损性能时，可选择6H1或6H2。

当要求模具的热作耐磨性能时，可选用D2、D4→M2、M4→粉末钢。 钢结硬质合金和钴基硬质合金的高温耐磨性能很高，但其抗热疲劳性能（即抗冷、热疲劳裂纹的能力）很差，不能用于快冷和快速加工。加热条件。

塑料模具钢的分类

美国是最早将工具钢中塑料模具专用钢列入的国家，主要以P为代表，分为五类。

◆ 渗碳塑料模具钢：P1、P2、P3、P4、P5、P6。 这种钢的碳含量非常低。 美国早期主要采用挤压成型法生产。 要求冷塑性好，挤压性能高。 成型后表面渗碳淬火，增加表面硬度，使用寿命长。 超低碳芯材最大限度地减少淬火过程中的变形。 ◆调质塑料模具：P20、P21。 目前，P20在塑料模具中大量使用，已成为主要成分。 大部分在预硬状态下使用。

◆ 热固性塑料模具采用中碳合金工具钢。 钢级包括H13、L2和S7，也使用O1和A2。 该类别的特点是：

1.它基本上是一种二次硬化金钢，在500-600oC时具有良好的热强度。

2、含铬量高，对大气有很强的腐蚀性。

3、淬透性优良，适合大型模块。

◆ 耐腐蚀要求高的塑料模具采用不锈钢。 主要钢种有420、414L、440、416。

◆ 时效钢通过时效处理获得高性能。 有两种，一种是P21低碳Ni-A1时效钢； 另一种是18Ni马氏体时效钢。 后者是一种用于航空航天工业的无碳、高纯度、高强度、高韧性材料。 用于机械性能、尺寸精度、光洁度、耐腐蚀性要求较高的塑料模具。

塑料模具钢的选用

对于薄壁塑料盒，当生产批量小于10万件时，采用P20、P21预硬（HB250~300），腐蚀性较强时，采用414L。 对于普通塑料模具，采用P6或P20。 渗碳淬火后硬度为HRC54-58。 当塑件不太大时，可以使用O1和S7。 腐蚀性强时使用420。 非高温热固性模具采用渗碳淬火后的P6、P20。 如果腐蚀性强，请使用 420。

高温热固性塑料模具采用H13、S7或渗碳钢P4。 这些高铬含量具有良好的抗回火性和高温抗氧化性。