碳素工具鋼 基本上是優質或高級優質高碳鋼，簡稱碳工鋼。其冷、熱加工性能好,最高淬火硬度能達HRC66～67，但通常回火硬度為HRC60～64，耐磨性好,價格低廉，用途廣泛，數量約占整個工具鋼的一半。主要缺點是：①淬透性低，水淬時也隻能淬透截麵厚度不大於8mm的小工具；②耐熱性差，在250℃,硬度急劇下降,所以一般限在 200℃以下使用。碳工鋼的含碳量自0.65～1.35％(牌號為T7～T13)，屬亞共析鋼和共析鋼(T7,T8)，用於制造形狀簡單的刀具和木工刀具。過共析鋼用量最大，尤其是T10、T11適於制造對耐磨性要求較高的工具和冷沖模、拉絲模、切邊模、絲錐以及形狀簡單的低精度量具。含碳更高的牌號，雖然耐磨性高,但韌性低,不耐沖擊，隻適於制造銼刀、絲錐、刻刀、剪刀等手工工具。

　　碳工鋼在熱加工後具有片狀珠光體組織，硬度較高，難以切削加工，且淬火易形成粗大馬氏體，必須進行球化退火，一般在740～770℃加熱，600～680℃等溫處理。退火後硬度為HB157～197。含碳量高、大尺寸的碳工鋼材，常在球化退火前進行正火，以消除網狀碳化物。碳工鋼的淬火加熱溫度一般為770～820℃,通常用鹽水-油雙液淬火以加速冷卻,冷至100℃左右要迅速取出立即回火，以防止開裂和減少淬火變形。對形狀復雜的薄小工件,可用120～160℃堿浴分級淬火,回火多在140～220℃范圍內進行。

合金工具鋼 在碳工鋼中加入Cr、W、Mo、V、Si、Mn、Ni、Co等合金元素，提高強度、硬度、耐磨性和耐熱性，以適應不同用途的需要。按用途可分：

　　量具、刃具用鋼 含碳量較高(0.75～1.50％)，具有所需的高硬度(≥HRC60),分別含有Cr、W、V、Si、Mn等合金元素，淬透性較高，形成的合金碳化物顯著地提高瞭鋼的耐磨性、熱穩定性，並具有一定的強度和沖擊韌性。常用量具鋼多選用GCr15和CrWMn等。用於量具、刃具的低合金工具鋼的熱處理制度大體上與碳工鋼相似。由於它含有提高淬透性的合金元素，一般采用油淬。對於變形要求嚴格的工具可采用硝鹽分級淬火，也可等溫淬火。對尺寸穩定性要求高的量具，應進行冷處理。此外還須采用較長時間的低溫回火或時效處理，以得到穩定的回火馬氏體,並使未轉變的殘餘奧氏體陳化穩定,使工具的殘餘應力消除或使狀態穩定。

　　耐沖擊工具用鋼 含碳量在0.35～0.65％范圍的中碳鉻鎢矽鋼（如5CrW2Si）,熱處理後具有高的沖擊韌性、高的疲勞強度和較高的耐磨性，適於制造受沖擊載荷大的工具，如手動或風動鑿子等。

　　冷作模具用鋼 含碳量較高,大多在0.85％以上,個別達2％以上，具有很高的硬度（HRC60以上）和耐磨性。其中低、中合金類型基本上與量具、刃具用鋼類似，如9Mn2V、CrWMn。Cr6WV和 Cr4W2MoV可作較大尺寸的冷沖模具。最具有代表性的是高碳高鉻的微變形工具鋼Cr12和 Cr12MoV。這類鋼具有高耐磨性、高淬透性和淬火微變形性,適於制造大型精密冷作模具。Cr12MoV有兩種淬火制度:一種為常用的較低溫度(950～1050℃)淬火和低溫(150～200℃)回火，以獲得較高硬度和較小變形；另一種為高溫(1100～1130℃)淬火和高溫(500～520℃)回火，產生二次硬化，以提高鋼的硬度，獲得較高的紅硬性和耐磨性，適於制作在400～500℃下工作的模具。但Cr12鋼一般隻采用前一種淬火制度。由於這類鋼屬於萊氏體鋼，鑄態組織內會出現大量網狀共晶碳化物，必須在塑性加工過程中使其破碎並均勻地分佈在基體上，以增加鋼的耐磨性，阻止高溫淬火晶粒長大和同時使鋼具有足夠的韌性。

　　熱作模具用鋼 含碳量大多在0.3～0.6％之間，並含某些合金元素。這類鋼的主要特性是抗回火穩定性好，在與工件接觸受熱的狀態下，仍能保持較高的硬度和強度，有較好的耐熱疲勞性和沖擊韌性，主要用於制作熱鍛壓、熱沖壓、熱擠壓、熱精鍛和壓鑄等模具。一般錘鍛模可采用高韌性和一般耐熱性（350～375℃以下）的模具鋼5CrMnMo和5CrNiMo。熱頂鍛和熱擠壓模因在工作期間（尤其在銅擠壓和鋼擠壓生產中）與被變形的熱金屬接觸時間長，容易受熱軟化,要求有較高的耐熱性,常采用3Cr2W8V,4Cr5MoVSi，4Cr5W2VSi。這些鋼高溫回火時均產生二次硬化，適於在500～650℃下工作。壓鑄模用材料必須具有優越的耐熱疲勞性和耐熱沖刷腐蝕性。常用的 3Cr2W8V等是壓鑄鋅、鋁和鎂合金等低熔點金屬的良好材料。對要求有更高耐熱性的精密鍛造模具，壓鑄高熔點金屬的模具，則非一般熱作模具鋼所能勝任。應選用鎢、鉬等難熔合金以提高模具使用壽命。

　　塑料模具鋼 近年來隨著塑料工業的發展，塑料模具鋼也得到瞭發展。由於塑料模具的模腔復雜，尺寸要求精密,因此對塑料模具鋼除要求耐磨、耐腐蝕以外,特別要求鋼的可加工性和熱處理後的微變形性。此類鋼含碳量較低，還含有鉻、鎳、鉬等元素，有時還含有鋁、鈦，以產生時效硬化。

　　基體鋼 它的化學成分相當於不同類型的高速工具鋼淬火後基體組織的化學成分，因而得名。這類鋼與高速工具鋼相比較，它的共晶碳化物很少,而且粒度小,分佈均勻，因而韌性、疲勞強度和冷、熱加工性能都比高速鋼好，同時又具有較高的二次硬化能力，較高的耐熱性和耐磨性，適於制作熱載荷更高(600～680℃)的模具。基體鋼5Cr4W2Mo2VSi、35Cr3Mo3W2V、65Cr4W3Mo2VNb等是中國研制成功的，前兩種制作的熱模具，後一種制作的冷模具，使用效果良好。基體鋼冷模具的韌性比高速鋼的高，耐磨性和抗壓強度稍低。

　　（1）硬度

　　工具鋼制成工具經熱處理後具有足夠高的硬度，如用於金屬切削加工的工具一般在HRC60以上。工具在高的切削速度和加工硬材料所產生高溫的受熱條件下，仍能保持高的硬度和良好的紅硬性。碳素工具鋼和合金工具鋼一般在180℃~250℃、高速工具鋼在600℃左右的工作溫度下，仍能保持較高的硬度。紅硬性對熱變形模具和高速切削刀具用鋼是非常重要的性能。

　　（2）耐磨性

　　工具鋼具有良好的耐磨性，即抵抗磨損的能力。工具在承受相當大的壓力和摩擦力的條件下，仍能保持其形狀和尺寸不變。

　　（3）強度和韌性

　　工具鋼具有一定的強度和韌性，使工具在工作中能夠承受負荷、沖擊、震動和彎曲等復雜的應力，以保證工具的正常使用。

　　（4）其他性能

　　由於各種工具的工作條件不同，工具用鋼還具有一些其他性能，如模具用鋼還應具有一定的高溫力學性能、熱疲勞性、導熱性和耐磨腐蝕性能等。編輯本段工藝性能工具鋼除瞭具有上述使用性能外，還應具有良好的工藝性能。

　　（1）加工性

　　工具鋼應具有良好的熱壓力加工性能和機械加工性能，才能保證工具的制造和使用。鋼的加工性取決於化學成分、組織的質量。

　　（2）淬火溫度范圍

　　工具鋼的淬火溫度應足夠寬，以減少過熱的可能性。

　　（3）淬硬性和淬透性

　　淬硬性是鋼在淬火後所能達到最高硬度的性能。淬硬性主要與鋼的化學成分特別是碳含量有關，碳含量越高，則鋼的淬硬性越高。淬透性表示鋼在淬火後從表麵到內部的硬度分佈狀況。淬透性的高低與鋼的化學成分、純潔度、晶粒度有關。根據用於制造不同的工具，對這兩種性能各有一定的要求。

　　（4）脫碳敏感性

　　工具表麵發生脫碳，將使表麵層硬度降低，因此要求工具鋼的脫碳敏感性低。在相同的加條件下，鋼的脫碳敏感性取決於其化學成分。

　　（5）熱處理變形性

　　工具在熱處理時，要求其尺寸和外形穩定。

　　（6）耐削性

　　對很制造刀具和量具用鋼。要求具有良好的磨削性。鋼的磨削性與其化學成分有關，特別是釩含量，如果釩質量分數不小於0.50%則磨削性變壞。