金型鋼は、工具プロジェクトで最も目立たないながら最も影響の大きい材料決定です。正しく選べば、金型は数十万ショットにわたって元を取ります。誤れば、早期に摩耗工具を廃棄するか、必要のない硬度に工具の全寿命を通じて出費し続けることになります。
1. 重要な6つの工具材料
| 材料 | 硬度 | 定格寿命 | 最適な用途 |
|---|---|---|---|
| P20（プレハード） | 28–32 HRC | 約50万ショット | 一般量産金型、民生・産業部品 |
| 718H / NAK80 | 37–43 HRC | 約50万ショット | 外観重視・テクスチャ部品、中〜大量生産 |
| H13（焼入れ） | 48–52 HRC | 50万〜100万ショット以上 | ガラス充填・磨耗性樹脂、長寿命プログラム |
| S136ステンレス | 48–52 HRC | 50万〜100万ショット以上 | 光学・医療・透明部品、腐食性樹脂 |
| 7075アルミ（ソフト） | 約150 HB | 約2万5千〜2万5千ショット以上 | 試作、ブリッジツーリング、市場検証 |
| ベリリウム銅（インサート） | 約36–40 HRC | インサート単位 | 冷却が重要なインサート、深いコア、薄いリブ |
2. 鋼種を読む：数字の意味
P20、コスト効率の高い標準
ミル出荷時点で28〜32 HRCにプレハードされたP20は、熱処理歪みのリスクなくそのまま加工できます。許容範囲の研磨（約SPI B-1まで）、予測可能な切削が可能で、約50万ショットまでの量産プログラムの大半をカバーします。年間20万個の非充填ABSの機能筐体にとって、P20は妥協ではなく、正しい設計判断です。
718H / NAK80、外観向きの中間選択
37〜43 HRCにプレハードされたこの鋼種群は、P20とH13の橋渡しをします。高い硬度により研磨反応とテクスチャの再現性が向上し、生産中外観品質を長く維持します。P20では磨耗が見えるがH13では過剰仕様になる、テクスチャ部品・外観面・中〜大量生産プログラムの標準選択です。
H13、長寿命の主力
48〜52 HRCに焼入れされたH13は、本物の耐熱亀裂性と耐磨性をもたらします。ガラス繊維充填樹脂（ガラス繊維はゲートや型腔を顕著に早く侵食します）、高温エンジニアリング樹脂、100万ショット以上を見据えたプログラムには必須の選択です。代償は切削性で、焼入れ鋼は最終形状に放電加工と研磨を要し、それがリードタイムに表れます。
S136、耐食と鏡面のスペシャリスト
S136は徹底したステンレス鋼です。その組成が、P20とH13にはできない2つを買います：湿気や樹脂の酸性分解生成物（PVCとPOMが典型的）による腐食への耐性と、光学・医療面のためのSPI A-1までの鏡面研磨性です。部品が透明、医療用途、または腐食性樹脂を成形する場合、S136は贅沢ではありません。標準的なABS筐体なら、回収できない出費です。
7075アルミ、寿命より速度
ソフトツーリングは鋼の約4倍の速さで加工でき、量産工具のほんの一部のコストで2〜3週間にT1サンプルを届けます。寿命は樹脂と形状により約2万5千〜2万5千ショット以上、市場検証、量産初期数量、ブリッジ生産には十分ですが、持続的な量産には向きません。アルミの優れた熱伝導性はサイクルも短縮し、検証段階では短い寿命を部分的に相殺します。
ベリリウム銅、ホットスポット対策
BeCuは型腔鋼ではなく、工具鋼の3〜4倍の熱伝導性を持つインサート材料です。従来のチャンネルでは冷却できない深いコアや薄いリブにはBeCuインサートを使い、ヒケやサイクル遅延が生まれる箇所の熱を逃がします。対象を絞った対策です：数百ドルのインサートが、工具の全寿命にわたり1ショットあたり数秒のサイクルを省くのが通常です。
3. 選定ロジック：まず樹脂、次に数量
| あなたの状況 | 推奨鋼種 | 理由 |
|---|---|---|
| 非充填ABS/PP/PE、50万ショット未満 | P20 | 必要十分な寿命に対して総コスト最小 |
| ガラス充填PA/PP/PBT | H13 | ガラス繊維の磨耗には硬化面が必要 |
| テクスチャ外観部品、中〜大量生産 | 718H / NAK80 | 全体焼入れなしで最良の研磨・テクスチャ反応 |
| 透明・光学・医療 | S136 | 鏡面研磨と耐食性の両立 |
| PVC、POM、腐食性樹脂 | S136（+クロムメッキ） | 酸性分解生成物に耐える |
| 量産初期数量、設計検証 | 7075アルミ | コストのほんの一部で2〜3週でT1 |
| 深いコア、薄いリブ、ホットスポット | 任意の鋼 + BeCuインサート | 熱伝導性がチャンネルの届かない箇所を解決 |
4. 表面処理：狙いを定めた寿命延長
熱処理は工具全体を硬化し、表面処理は摩耗する箇所だけを硬化します。併用することで、中級鋼が格上の性能を発揮できます：
- 窒化、表面を65+ HRCに硬化し、全体焼入れの歪みなしにゲート、シャットオフ等高磨耗部の寿命を2〜3倍に延ばします。P20級工具でのガラス充填プログラムの標準的な強化策です。
- 硬質クロムメッキ、摺動面の磨耗保護と樹脂攻撃部の腐食保護。離型性も向上します。
- 無電解ニッケル、めっき厚のばらつきが寸法問題を起こす複雑形状に、均一な被覆を与えます。
5. 決定木
このガイドで他に何も覚えなくても、この順序だけは覚えてください：
- ガラス充填または磨耗性樹脂を成形する？ → H13
- 透明、医療用途、または腐食性樹脂？ → S136
- 外観・テクスチャ面を量産する？ → 718H / NAK80
- 非充填樹脂で50万ショット未満？ → P20
- 検証用に数週間で部品が必要？ → 7075アルミ
- 冷却では届かないホットスポットがある？ → ベース鋼に関係なくBeCuインサート
鋼の過剰指定は、買い手が工具代を払いすぎる最も一般的な原因の一つであり、過小指定は二度払う最も一般的な原因の一つです。樹脂、年間数量、外観要件を金型メーカーに伝えれば、適切な鋼はたいてい5分の会話で決まります。