P20 是一种 4130、4135 改性材料，长期以来一直是预硬模具钢的首选钢材。P20 属于铬钼合金，碳含量约为 0.30 至 0.40。随着时间的推移，市场上已经引入了许多基本 P20 化学的变化。每次修改都会对模具制造中使用的各种工艺产生影响。

材料类型

美国的模具制造行业本质上是以欧洲为中心的。欧洲移民以贸易背景来到美国，对模具制造行业产生了巨大影响。他们自然倾向于使用他们习惯的铬钼钢制造模具，例如 DIN 1.2311 和 DIN 1.2312，或者它们的近亲 AISI P20。

P20 在全球市场因地区而异。欧洲人普遍使​​用 DIN 规格的材料（1.2311 和 1.2312），而在日本，PX5 是新标准 P20。中国市场不太清楚，因为缺乏有关用于模具的材料的信息，使二次抛光和纹理加工商很难知道他们在处理什么。

美国市场是一个不同档次的大熔炉。 

图 1 显示了在美国使用的材料的化学分解 如图所示，P20 系列内部存在差异，根据钢铁供应商的不同，P20 的订单几乎可以满足其中的任何一种。表中列出的两个项目（P20 优质和高硬 P20）实际上在化学上更接近 4340 材料，这是一种铬镍钼材料。如前所述，P20 属于 4130、4135、4140钢材（铬钼）系列。

这些变化会影响二级处理器的成本和时间。大多数模具制造商在购买 P20 时会考虑两个关键问题——可加工性和稳定性。如果材料的化学性质导致硬点（硬质合金偏析）的形成，则加工难度会大得多。加工成本可能占模具制造成本的 50% 或更多，因此任何加工时间的增加都可能是昂贵的。硬点还会导致刀具和刀片寿命缩短，这也会增加成本。如果化学物质不能最大限度地减少从块体表面到中心的硬度下降，则会导致钢中的应力增加。当通过加工去除质量来消除应力时，块会翘曲或扭曲变形，因此需要在各个中间阶段从机器中取出钢材并将块发送出去进行热应力消除。结果是成本增加和交货时间损失。

表面处理

模具离开车间后，通常需要进行特定的表面处理——抛光、纹理或 EDM 处理。所使用的 P20 的质量会影响各个方面。四个因素决定了P20钢表面光洁度的质量：

内容的百分比。 添加的元素数量会影响材料抛光或纹理的方式。例如，硫含量决定了 P20 的抛光效果。含量越高，越难获得镜面效果。在抛光过程中，硫化物往往会被侵蚀或被拉出表面，从而导致表面出现麻点。大多数 P20 将抛光到良好的 #2 表面。就抛光性而言，最好的 P20 可能是 #3 钢，因为它的硫含量极低。然而，低硫含量会降低可加工性。 合金元素的均匀分布。  P20是与合金元素结合的铁。这些元素如何分布在钢的基体中是非常重要的。如果整个钢材的分布不均匀，就会形成气穴，导致空隙、硬点、软点或其他缺陷。纠正这些区域会增加成本。 硬度分布。 P20 的纹理是通过使用酸来腐蚀材料。如果整个模具中P20的硬度不一致，则表面的纹理深度会有所不同。由于从表面到核心的硬度不同，这可能是大块 P20 的主要问题。 焊接。 对 P20 进行纹理化时最令人担忧的问题之一是模具中可能存在的焊缝。焊缝周围的 HAZ（热影响区）可以比母材高 15 个或更多 HRC。基材硬度为 28/32 HRC，HAZ 高 15 个点，两个区域之间的织构深度差异可高达 50% 至 60%。这将在带纹理的部分上产生光环效应并增加光泽系数，这将增加完成带纹理的表面所需的手工量，再次导致更高的成本和损失的交货时间。

P20 合金含量的变化也会影响焊接工艺。钢的合金含量越高，就越容易开裂。来自亚洲（主要是日本）的许多高质量 P20 版本具有较低的碳含量和相应较高的韧性。在这些钢中出现裂纹是不寻常的。较低的碳含量也将 HAZ 的硬度升高保持在几个点。由于碳含量和其他合金（如镍）的含量通过标准 P20钢材 和一些高硬 P20 以及某些 DIN 规格材料增加，因此预热和后加热对于控制热影响区的开裂和极端硬度上升。这会增加焊接过程的时间和成本。

做出决定

美国、欧洲和日本的主要钢铁生产商正面临着开发新的、先进等级的模具钢的压力。新的熔炼和精炼技术、合金和易加工添加剂已经或将可供模具制造商使用。

这些生产商开发的新钢材，如果使用得当，将使模具制造商成为世界上最好的和最具竞争力的。

在此之前，美国模具制造商将继续使用 P20，因为他们了解与等级相关的基本问题，虽然成本高昂，但他们可以克服这些问题。就像和老朋友打架一样。但是，模具制造商必须牢记，要克服大多数 P20 问题需要在工作中投入额外的时间和成本。在这个降低成本、缩短交货期的世界经济中，要成为有竞争力的模具制造商，必须通过在购买 P20 变体时查看影响交付和成本的关键问题来消除这些问题。