美国模具钢系列和选用方案在40年代就初步形成.

美国模具工业用材分析

美国按模具服役条件将模具钢分为三大类,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大类.其中,冷作模具钢又分出12小类,热作模具钢9小类,塑料模具钢2小类.每个小类的选材又取决于三个主要因素：(1)尺寸大小和形状的复杂性；(2)被加工的材料；(3)耐久性要求或设计寿命.

1. 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、S组.

W组即水淬工具钢,有11个钢种,7个碳素工具钢,含碳量从0.7%-1.3%.
O组即油淬冷作模具钢（俗称油钢）,有4个钢种,含碳量在0.85-1.55%.
A组即空淬中合金冷作模具钢,有9个钢种,含碳量从0.5-2.25%.
D组即高碳高铬冷作模具钢,有7个钢种,含碳量0.9%-2.5%.
S组即耐冲击工具钢,有7个钢种,含碳量0.4-0.6%.

用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）.

2. 冷作模具钢的选用

冷作模具钢的主系列是高硬冷作类,主要用于要求高抗压和耐磨为主的模具,硬度高于HRC60-62.对于要求耐冲击、韧性高的模具,硬度低于HRC60-62,主要用S类和部分A类和最普通的调质钢、弹簧钢、热作模具或基体钢.对于大型冲压模,如汽车外型冲压件,主要用铸铁类.简易或寿命数量少的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迅速增长.主要是有高的“抗压强度／硬度”比值.且硬度可在HRC60-70之间选择.
粉末模具钢有优良的耐磨寿命,硬度不大于HRC60-62,应用相当多.
碳素工具钢在寿命10万件的冲头或软材料冲压模仍有一定的应用范围.

3. 热作模具钢的分类

美国热作模具钢分二大类：热作模具钢和超级热强合金.

热作模具钢的选用

热作模具由于在有温度的条件下工作,要求材料具有热强性和热耐磨性,为了保证模具的使用寿命模具要冷却,热冷交替模具会出现龟裂,即热疲劳裂纹,所以材料又要求有抗裂纹能力和抗热疲劳性能.

按热强性排列的主系列进行选材：

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).

非标准的热作模具钢：例如热镦锻模具用时效硬化型的6H4.使用H11、H12、H13出现了不能满足热耐磨性时,可以选择6H1、6H2.

当要求模具以热作耐磨性为主时,可以选择D2、D4——M2、M4——粉末钢.钢结硬质合金、钴基硬质合金的高温耐磨性是很高的,但其热疲劳性（即冷热抗疲劳裂纹）很差,不能在急冷急热状态下使用.

4. 塑料模具钢的分类

美国是最早在工具钢中列出塑料模具专用钢的国家,以P来表示为主,共分为五类.

渗碳型塑料模具钢：P1,P2,P3,P4,P5,P6.这类钢含碳量很低,主要是美国早期及用挤压成型制模法,要求冷塑性好,有高的挤压性能,成型后表面渗碳淬火提高表面硬度,使用寿命长.芯部超低碳可使淬火时变形量最小.

调质型塑料模具：P20,P21.目前塑料模具中P20的用量很大,已成为主体,大多数在预硬状态时使用.

中碳合金工具钢用于热固性塑料模.钢号有H13,而L12和S7,O1和A2也有应用.这一类的特点是：

1、基本属二次硬化金钢,500-600℃时的热强性好.
2、含铬较高,大气腐蚀性好.
3、淬透性极好,适用于大模块.

不锈钢用于耐蚀性要求高的塑料模,主要钢号有420,414L,440,416.

时效钢是经过时效处理而获得高的使用性能.有两种,一种是P21低碳Ni-A1时效钢；另一类是18Ni马氏体时效钢.后者是用于宇航工业的无碳高纯度、高强度、高韧性的材料.用于力学性能、尺寸精度、光洁度和耐蚀性都要求高的塑料模具中.

5. 塑料模具钢的选用

薄壁的塑料箱体,生产批量在小于10万件时,用P20、P21预硬态（HB250-300),腐蚀性较强时用414L.
高寿命的普通塑料模,用P6或P20,经渗碳—淬火后硬度在HRC54-58；塑料件不太大时,可用O1、S7.腐蚀性较强时用420.
非高温的热固性模用P6、P20经渗碳淬火后使用.腐蚀性强用420.
高温热固性塑料模用H13和S7或渗碳钢P4.这些含铬较高有好的抗回火性和抗高温氧化性