塑膠模具鋼Mold Steel完整比較P20 · XPM · NAK80 · SKD61（H13）
已更新：8月20日
01 摘要執行摘要
塑膠模具鋼(Mold Steel)沒有單一「最好」的答案。真正合理的選材，是找出最能控制專案主要失效風險的材料與供應狀態。
這些風險可能來自加工時間、模具尺寸、表面品質、耐磨耗、高溫負荷、腐蝕環境、尺寸穩定性、補焊維修，以及模具整個使用生命週期。對汽車照明與多色射出模具而言，還可能同時面臨大型斷面、深腔、透明或高光澤表面、咬花、多色介面、靠破區磨耗與長距離冷卻水路等不同要求。
因此，選材不應只問「P20、XPM、NAK80、SKD61 哪一個比較好？」。
更合理的問題是：這副模具最可能因為什麼原因失效，而哪一種鋼材與熱處理方式最適合控制這個風險？
核心核心結論
P20 是一般塑膠模具常見的預硬鋼。Uddeholm 資料指出其一般以約 28–32 HRC 預硬狀態供應，具良好加工性、拋光性與硬度均勻性，適合一般塑膠模具。
SWG XPM 是 Schmiedewerke Gröditz 的專有塑膠模具鋼，原廠定位於中大型模具與高表面要求型腔，並直接列出保險桿、汽車內裝與車燈等應用；官方硬度區間約 33–37.6 HRC 與 38–42 HRC，不能只看「XPM」名稱就假定同一硬度。
NAK80 是 Daido Steel 的 40 HRC 級析出硬化塑膠模具鋼，經固溶與時效後約 37–43 HRC，主要優勢為高鏡面拋光性、良好 EDM 表面，以及透明件與高鏡面應用。
SKD61／AISI H13／1.2344 屬常見交叉對照的 5% Cr 熱作工具鋼；Böhler W302 官方資料直接列出三者對應關係，主要強項是高溫強度、耐熱疲勞與耐磨耗，也可應用於射出模具、熱澆道與玻纖強化塑料。
因此：一般、非高磨耗、成本與加工效率優先的模具，可先從 P20 類評估；大型、高表面要求的汽車模具，可將 XPM 納入候選；透明件與高鏡面，可評估 NAK80 或經驗證的高潔淨度／重熔材料；當高溫、熱循環或高磨耗成為主要風險，則評估 SKD61／H13 類或其他專用工具鋼。
02 快速比較矩陣
鋼材 | 官方可支持的典型供應／使用狀態 | 主要特性 | 耐腐蝕定位 | 適合評估的應用 |
P20 | 一般預硬約 28–32 HRC；各鋼廠規格可能不同 | 加工性、韌性與一般拋光平衡 | 非耐腐蝕專用 | 一般塑膠模具、成本與交期優先 |
SWG XPM | 約 33–37.6 HRC 或 38–42 HRC，依供應規格確認 | 大型斷面、高表面要求、咬花可靠性 | 非耐腐蝕專用 | 大中型模具、保桿、汽車內裝、車燈 |
NAK80 | 約 40 HRC 級；Daido 列 37–43 HRC | 高鏡面、良好 EDM 表面、硬度均勻 | 非耐腐蝕專用 | 透明件、鏡面、高外觀精密模具 |
SKD61／H13／1.2344 | 通常退火加工後淬火回火；工作硬度依專案定 | 高溫強度、抗熱疲勞、耐磨耗 | 非耐腐蝕專用 | 高熱負荷、熱澆道、局部高負荷、玻纖強化塑料 |
關於成本
本文不使用「P20 經濟、XPM 中等、NAK80 高」這類固定成本排名。鋼材實際成本受鋼廠、尺寸、重量、庫存、加工餘量、供貨硬度、重熔製程、熱處理、採購量與匯率影響。正式專案應以指定規格＋當期實際報價比較，而非把材料名稱等同固定價格級距。
模具鋼選擇為何是系統性決策
模具鋼影響的不只是採購價格，還牽動加工時間、刀具消耗、放電加工、拋光工時、補焊維修、熱處理變形、尺寸保持、表面處理與後續維護。一副高硬度模具不一定比低硬度模具「更好」——較高硬度通常有助於降低壓痕與磨耗，但也可能提高切削、放電、研磨、修配與補焊難度。同樣地，拋光性優秀的鋼材，若不符合模具的主要磨耗、熱負荷或尺寸要求，也未必是最合理選擇。
浩閔建議在正式選材前，至少同時確認：成形樹脂、填料、預估產量、模溫、產品外觀、尺寸精度、模具尺寸、模穴數、熱澆道、冷卻配置、咬花或鏡面要求、補焊策略與客戶材料規範。
核心原則
選鋼的核心不是追求最高等級，而是降低專案最可能發生的失效。
03「相當材」與「等效材」不是自動互換
模具鋼名稱同時混合了國家標準、鋼廠品牌、專有改良鋼種與市場交易名稱。「對照表看起來相近」不等於「可以無條件替換」。
P20
AISI P20 是常見塑膠模具鋼牌號；以 Gröditz 的 SWG 2311 為例，原廠將 AISI P20 列為 comparable grade。但即使同歸 P20 家族，不同供應商的成分、潔淨度、供貨硬度、尺寸能力與製程仍可能不同。
XPM
XPM 是 Schmiedewerke Gröditz 的專有鋼種。最重要的是：原廠 XPM 資料的 comparable grade 欄位為「－」，因此不應把 XPM 直接寫成「P20HH」或其他標準鋼種的正式等效材。
NAK80
NAK80 是 Daido 的專有析出硬化塑膠模具鋼，官方列為 NAK 系列 40 HRC 級，強調鏡面、EDM 表面及透明產品用途，也不應只依「硬度接近」就替換成其他 40 HRC 預硬鋼。
SKD61／H13／1.2344
這三個名稱有成熟的跨標準對應：Böhler W302 官方同列 1.2344 / AISI H13 / JIS SKD61；Daido DHA1 也列 SKD61 / H13 eq. / 1.2344 eq.。但即使鋼號對應，不同鋼廠的潔淨度、是否 ESR、鍛造品質、熱處理能力與大斷面性能仍可能不同。
採購規則
正式規格不應只寫 XPM／NAK80／P20／SKD61，而應至少明訂：鋼廠與完整鋼種名稱、供應硬度、材料尺寸、是否允許替代、替代核准流程、重熔需求、超音波檢驗、熱處理要求、材質證明與特殊表面要求。
04 P20：兼顧成本、加工性與一般用途的基準材料
Uddeholm 將 AISI P20 定位為預硬塑膠模具鋼，一般以約 28–32 HRC 供應，具良好加工性、拋光性與硬度均勻性。P20 最大的工程價值不是單項性能最高，而是加工性、韌性、取得性、一般拋光能力與預硬加工流程之間的平衡。由於已預硬，許多應用可在既有硬度下完成加工，避免為取得工作硬度而整體淬火，降低熱處理後尺寸變化與追加加工風險。
適合評估 P20 的情況
一般熱塑性塑膠模具、表面與磨耗要求中等、產量與成本控制重要，且不需特殊耐腐蝕、高熱負荷或超高鏡面的專案，可將 P20 類列為第一輪候選。
P20 的限制
P20 非耐腐蝕鋼，也非以極高耐磨或極高鏡面為主要定位。當玻纖、礦物填充或其他高磨耗條件成為主要風險時，需重新評估硬度、表面處理或其他工具鋼；長期處於潮濕、冷凝或腐蝕性
環境時，應另評估不鏽型模具鋼，而非只依價格繼續用 P20。
05 XPM：中大型、高表面要求模具的高硬度預硬方案
SWG XPM 原廠資料直接應用於中大型塑膠模具、高表面要求型腔、電視外殼、保險桿、汽車內裝與車燈，並特別強調良好的咬花可靠性。官方硬度範圍可含 315–355 HB（約 33–37.6 HRC）與 359–400 HB（約 38–42 HRC）。因此正式專案不能只寫「使用 XPM」，而應進一步指定哪一個供應硬度區間。
XPM 的價值之一，是在不全面轉向傳統高硬度淬回火工具鋼加工路徑的情況下，提供比一般約 30 HRC 級 P20 更高的預硬強度，同時保留大型塑膠模具所需的加工、咬花、補焊與表面處理能力。
表面品質
一般 SWG XPM 在 38–42 HRC 條件下，Gröditz 官方列出 ISO/SPI N2 / A-2。若需更高的透明／高光澤表面，Gröditz 另有 SWG XPM VICTORY ESU（ESR 重熔版本），原廠列出 ISO/SPI N1 / A-1，並將透明塑膠、高光澤塑膠與 headlamp systems 列為應用。不能把一般 XPM 與高潔淨度 ESR 版本視為同一表面能力等級。
XPM 的限制
XPM 非以耐腐蝕或高溫熱作性能為主要定位。Gröditz 資料標示應用溫度低於 250°C，主要定位仍是中大型塑膠模具，而非取代 H13 類熱作工具鋼。
06 NAK80：透明件、高鏡面與精密外觀模具
Daido 將 NAK80 定位為 40 HRC 級高性能精密塑膠模具鋼，經固溶與時效後約 37–43 HRC，表面到內部具約 40 HRC 級均勻硬度，加工完成後通常不需再整體淬硬。NAK80 是 NAK55 在鏡面能力、EDM 表面與韌性上的改良版，Daido 特別推薦給透明產品、鏡面重要產品，以及 EDM 表面品質重要的塑膠模具。這使 NAK80 適合評估透明罩、透明裝飾件、高光澤產品、精密外觀模具與對模穴表面非常敏感的產品。
重要澄清
NAK80 不等於「自動達成 SPI A-1」。原廠可支持的說法是「NAK80 具良好鏡面拋光能力、適合透明與鏡面產品」，但使用 NAK80 本身不能自動保證任何特定 SPI 等級。最終鏡面仍受鋼材批次品質、模穴幾何、EDM 前加工表面、再鑄層處理、研磨與拋光程序、拋光材料、清潔管理與技師能力影響。要求明確高鏡面時，應把驗收標準寫進規格，而非只指定 NAK80。
07 SKD61／H13／1.2344：高溫、熱疲勞與高負荷工具鋼
SKD61、AISI H13 與 1.2344 是常見的跨標準對照。Böhler W302 官方列 1.2344 / AISI H13 / JIS SKD61；Daido DHA1 也以 SKD61 / H13 eq. / 1.2344 eq. 對照。這類 5% Cr 熱作工具鋼的主要優勢是高溫強度、高溫硬度、抗熱疲勞與耐磨耗；Böhler W302 ISOBLOC 更採 ESR 製程以提高潔淨度、均勻性與韌性。
熱處理與硬度
這類材料與 P20、XPM、NAK80 的預硬使用邏輯不同。Böhler W302 ISOBLOC 退火硬度最高 229 HB；熱處理後工作硬度依應用設定，原廠列出的 hardened and tempered bar 範圍可達 40–55 HRC。因此本文不把「SKD61 工作硬度固定 44–52 HRC」寫成通用規則，而是依供應商、尺寸、熱處理規格與實際失效風險決定目標硬度。
適合評估的塑膠模具應用
Böhler W302 官方應用直接包含 Injection Molding、Hotrunner systems、Glass-fibre reinforced plastics。因此當主要問題是高模溫、熱循環、局部高負荷、熱澆道或玻纖磨耗時，可評估此類熱作鋼。但不能簡化成「PEEK 就用 SKD61」「PPS 就選 H13」——工程塑料的鋼材選擇仍要一起考慮填料、腐蝕性添加劑、模溫、產品幾何、磨耗位置、表面要求與維修方式。
08 四種模具鋼的工程性能比較
評估條件 | P20 | XPM | NAK80 | SKD61／H13 類 |
預硬狀態直接加工 | 強 | 強 | 強 | 一般退火加工後熱處理 |
大中型塑膠模具 | 良好，依鋼種與尺寸 | 原廠主要定位之一 | 可用，須評估尺寸與成本 | 可行，要管理熱處理變形 |
高鏡面／透明件 | 一般至良好，依鋼材品質 | 高需求可評估 VICTORY ESR | 主要強項之一 | 高品質／ESR 可行，非所有 H13 等同 |
咬花 | 依鋼材品質 | 原廠強調良好咬花可靠性 | 良好 | 依鋼材品質與製程 |
高溫／熱循環 | 非主要強項 | 非主要強項 | 非主要強項 | 主要優勢 |
高磨耗 | 一般 | 中等，視負荷與表面處理 | 非主要優勢 | 高硬度與正確熱處理下較優 |
腐蝕環境 | 非耐腐蝕專用 | 非耐腐蝕專用 | 非耐腐蝕專用 | 非耐腐蝕專用 |
補焊與維修 | 工法成熟 | 原廠提供焊補建議 | Daido 提供專用焊補程序 | 須嚴格控制預熱、焊材與後處理 |
09 模具壽命：不能只用「模次」決定鋼材
本文不使用「P20＝30 萬模」「SKD61＝80 萬模」這類固定數字，因為模具壽命不是鋼號單獨決定的。同一種鋼材，用在小型 PP 零件、玻纖強化樹脂、高模溫成形、尖銳靠破、多色界面或高負荷滑塊上，磨耗與失效模式可能完全不同。真正影響壽命的包括樹脂、填料比例、模具工作硬度、熱處理品質、產品幾何、澆口與靠破負荷、模溫、射出條件、表面處理與保養方式。
建議規格寫法
「模具應在指定樹脂、填料比例、成形條件、維護計畫與驗收標準下，達成雙方同意的生產壽命目標。」——而非「某鋼材保證某固定模次」。這種寫法也讓模具壽命責任回到真正可控制與驗證的工程條件。
10 汽車照明與多色射出模具的選材實務
汽車照明不是單一零件。同一組燈具可能包含 Lens、Light Guide、Reflector、Bezel／Extension、Housing，以及其他透明、半透明或結構性塑膠件。因此不同零件的模具，不應該只使用同一種「車燈模具鋼」。
透明 Lens、Light Guide 與高鏡面型腔
選材應優先考慮鋼材潔淨度、硬度均勻性、鏡面能力、EDM 後處理與長期表面穩定性。NAK80 是可評估的重要候選；若尺寸更大又要求極高表面品質，可評估經驗證的 ESR／高潔淨度塑膠模具鋼（例如 Gröditz 的 XPM VICTORY ESU，原廠將透明、高光澤及 headlamp systems 列為用途，標示 N1/A-1 表面能力）。
大型 Housing、Bezel、Extension 或高外觀結構件
當主要要求是大型斷面、深腔、咬花、高表面品質與較高預硬強度時，可將 XPM 列入候選（Gröditz 直接把車燈、保險桿與汽車內裝列為 XPM 用途）。若磨耗與外觀要求較一般、成本與加工效率優先，P20 類仍可為合理候選。
高磨耗與高熱負荷區
若高溫、熱循環或磨耗集中在局部，不一定需要整副模具都用高硬度熱作鋼。更合理的做法可能是在澆口、滑塊、模仁、靠破、旋轉定位件或高磨耗鑲件使用 SKD61／H13 類，而大型主體仍使用適合大斷面加工的預硬塑膠模具鋼。這種混合鋼材架構往往比整副模具全用最高等級材料更符合成本與維修需求。
2K／3K／4K 多色模具
多色模具增加了界面對位、重複定位、靠破磨耗、不同材料收縮、熱平衡與模內機構負荷。鋼材選擇不能只看鏡面或硬度——介面與靠破區應另外評估耐壓痕、磨耗、韌性、補焊、尺寸保持與後續修配。對大型多色車燈模具而言，合理方案可能不是「整副 XPM」或「整副 NAK80」，而是主型腔材料＋局部高負荷鑲件材料＋光學區材料，依各區失效風險配置。
11 五步驟模具鋼選擇框架
定義成形材料：確認完整樹脂牌號（非只寫 PC／PMMA／PP／PBT），並確認玻纖／礦物比例、阻燃劑、添加劑、色料、回收料，以及實際模溫與射出條件。
定義產品品質：尺寸公差、光學要求、鏡面等級、咬花規格、外觀面、熔接線容許位置、毛邊限制與後加工要求。
定義模具負荷：年產量與總生產目標、模穴數、週期、模溫、熱澆道、深腔、滑塊、靠破、鑲件及保養計畫。
選擇鋼材架構：不預設整副模具全用同一鋼種，依型腔、模仁、滑塊、鑲件、澆口、靠破、光學區與高磨耗區分別決定材料。
鎖定採購與驗證：鋼廠、鋼種、供應硬度、尺寸、允許替代方式、ESR 或重熔要求、超音波檢驗、熱處理、MTC、表面驗收與材料變更管制。
12 快速選材指南
專案主要條件 | 第一輪可評估候選 | 工程注意事項 |
一般塑膠模具、低至中等磨耗、成本與交期優先 | P20 類 | 確認外觀、實際模次目標與防鏽管理 |
大中型汽車模具、深腔、高表面及咬花要求 | XPM | 指定完整 XPM 版本、供應硬度、尺寸及 MTC |
透明件、鏡面與高階外觀 | NAK80／經驗證高潔淨度材料 | 直接定義表面驗收，不以鋼號保證鏡面 |
大型透明／高光澤且需更高潔淨度 | XPM VICTORY ESR 等重熔材料 | 確認實際 ESR 版本及表面規格 |
高模溫、熱循環、熱澆道或局部高磨耗 | SKD61／H13／1.2344 類 | 熱處理、餘量、變形及後續加工須提前規劃 |
腐蝕性樹脂、潮濕或冷凝環境 | 另評估不鏽型模具鋼 | 本文四種鋼都非以耐腐蝕為主要優勢 |
同一副模具各區負荷差異大 | 混合鋼材架構 | 只在真正需要的光學、靠破、澆口、鑲件或磨耗區用高階材料 |
腐蝕環境的額外說明
若腐蝕是主要失效風險，本文比較的四種鋼材都不應被視為最佳耐腐蝕方案。例如 Uddeholm Tyrax ESR 是 1.2083／AISI 420 類高硬度耐腐蝕塑膠模具鋼，原廠明確將耐腐蝕、高鏡面、玻纖強化塑料及 Lens 應用列為主要定位。這說明一個重要原則：如果專案的主要風險改變，候選鋼種也應該改變——不能因為某幾種是公司熟悉材料，就強迫所有專案都從中選答案。
浩閔的選材觀點
模具鋼不是一項孤立的採購品。對大型汽車照明與多色射出模具而言，材料選擇必須和產品設計、模具結構、加工方式、冷卻、模流分析、熱處理、試模與量產條件一起考慮。
浩閔的實務立場是——不是每一副模具都要選最貴的鋼；沒有最好，只有最適合。
在產品開發前，我們會先評估客戶的產品特性與預計年產量，再據此提出材料與模具方案的建議。
年產量與模具壽命需求，直接改變合理的選材邏輯：一副 5 萬模次的過渡模與一副數十萬模次的量產模，即使產品相同，材料與硬度的合理選擇也可能完全不同。這也是為什麼我們不從「客戶指定什麼鋼就買什麼」或「硬度越高越好」出發，而是先確認產品與模具的主要失效風險，再決定哪些位置需要哪一種材料、硬度與表面處理。
因此透明光學區優先控制表面與潔淨度、高磨耗靠破區可能需要不同硬度與材料、大型模具本體則更重視大斷面的加工與尺寸穩定——一副高階模具的最佳材料方案，常常不是單一鋼種，而是一套鋼材架構。
我們也把可驗證性放進承諾裡：所選用的鋼材，均可附上材質證明（MTC），讓客戶的模具品質從材料源頭就能被追溯與確認。
結論
P20、XPM、NAK80 與 SKD61／H13 各自代表不同的工程取捨。P20 的價值在成熟、預硬、加工性與一般用途的平衡；XPM 在中大型模具、高表面要求、較高預硬強度與咬花可靠性，原廠直接將汽車內裝、保險桿與車燈列為應用；NAK80 在約 40 HRC 級均勻硬度、高鏡面、良好 EDM 表面與透明外觀應用；SKD61／H13／1.2344 類則在高溫、高熱負荷、熱疲勞與磨耗環境下具有不同於預硬塑膠模具鋼的優勢。
因此選材真正要回答的不是「哪一種鋼最好？」，而是：
這一副模具在哪個位置、什麼條件下最容易失效，而我們要用什麼材料與工程方法把這個風險降低？
這才是模具鋼選擇真正的工程價值。
主要技術來源
本文材料數據優先採用各鋼廠／品牌官方技術資料：
Schmiedewerke Gröditz｜SWG XPM 材料資料（硬度、尺寸、表面能力、咬花、中大型模具及車燈／保桿／內裝用途）；SWG XPM VICTORY ESU（ESR 版本、N1/A-1、headlamp systems）；SWG 2311（40CrMnMo7 與 AISI P20 comparable grade）。
Daido Steel｜NAK55／NAK80 技術資料（37–43 HRC、40 HRC 級均勻硬度、鏡面、EDM、透明產品、補焊）；工具鋼產品對照表（NAK80、DHA1、SKD61／H13／1.2344）。
Uddeholm｜AISI P20（28–32 HRC 預硬供應與性能定位）；Tyrax ESR（1.2083／AISI 420 類耐腐蝕、高鏡面、Lens 應用）。
Böhler｜W302 ISOBLOC / ISODISC（1.2344、AISI H13、JIS SKD61 對照，高溫性能、ESR、射出與玻纖強化材料用途）。
