①碳素刃具鋼。常用碳素工具鋼包括：T7、T7A、T8、T8A、T8Mn、T8MnA、T9、T9A、T10、T10A、T11、T11A、T12、T12A、T13、T13A。碳素刃具鋼含碳量范圍在0.65%～1.35%，屬高碳鋼，包括亞共析鋼、共析鋼和過共析鋼。碳素刃具鋼的熱處理工藝為淬火+低溫回火。一般亞共析鋼采用完全淬火，淬火后的組織為細(xì)針狀馬氏體；過共析鋼采用不完全淬火，淬火后的組織為隱晶馬氏體+未溶碳化物，具由于未溶碳化物的存在，使鋼的韌性較低，在使用中脆斷傾向性大，應(yīng)予以充分注意。

在碳素刃具鋼正常淬火組織中還不可避免地會有數(shù)量不等的殘余奧氏體存在。

碳素刃具鋼淬透性低，工具斷面尺寸大于15mm時，水淬后只有工件表面層有高硬度，故不能做形狀復(fù)雜、尺寸較大的刀具；碳素刃具鋼紅硬性差，當(dāng)工作溫度超過250℃，硬度和耐磨性迅速下降，而失去正常工作能力；該類鋼從成分上看，不含有合金元素，淬火、回火后碳化物屬于滲碳體型。硬度雖然可達(dá)62HRC，但耐磨性仍不足。

碳素刃具鋼在熱處理時需注意以下幾點。

a．碳素工具鋼淬透性低，為了在淬火后獲得馬氏體組織，淬火時工件要在強烈的淬火介質(zhì)（如水、鹽水、堿水等）中冷卻。因而，淬火時產(chǎn)生的應(yīng)力大，將引起較大的變形甚至開裂。因此，淬火后應(yīng)及時回火。碳素刃具鋼在淬火前經(jīng)球化退火處理，在退火處理過程中，由于加熱時間長、冷卻速度慢，會有石墨析出使鋼脆化（稱為黑脆）。

b．碳素刃具鋼由于含碳量高，在加熱過程中易氧化脫碳，所以加熱時需注意保護(hù)。一般用鹽浴爐或在保護(hù)氣氛條件下加熱。

綜上所述，由于碳素工具鋼淬透性低、紅硬性差、耐磨性不夠高，但碳素刃具鋼成本低，所以，只能用來制造切削量小、切削速度較低的小型刃具，可用來加工硬度低的軟金屬或非金屬材質(zhì)。而對于重負(fù)荷、尺寸較大、形狀復(fù)雜，且工作溫度超過200℃的刃具，碳素刃具鋼就滿足不了工作的要求，在制造這類刃具時應(yīng)采用合金刃具鋼。

②合金刃具鋼。合金刃具鋼是在碳素刃具鋼的基礎(chǔ)上加入某些合金元素而發(fā)展起來的，其目的是克服碳素刃具鋼的淬透性低、紅硬性差、耐磨性不足的缺點。合金刃具鋼的含碳量在0.75%～1.5%，合金元素總量則小于5%，所以又稱低合金刃具鋼。加入的合金元素為Cr、Mn、Si、W和V等。其中Cr、Mn、Si主要是提高鋼的淬透性，同時強化馬氏體基體，提高回火穩(wěn)定性；W和V還可以細(xì)化晶粒；Cr、Mn等可溶入滲碳體，形成合金滲碳體，有利于鋼耐磨性的提高。另外，Si使鋼在加熱時易脫碳和石墨化，在使用中應(yīng)注意。如Si、Cr同時加入鋼中，則能降低鋼的脫碳和石墨化傾向。

合金刃具鋼淬透性較碳素刃具鋼好，淬火冷卻可以油中進(jìn)行，熱處理變形和開裂傾向小，耐磨性和紅硬性也有所提高。合金元素的加入，提高了鋼的臨界點，故一般淬火溫度較高，脫碳傾向增加大。

合金刃具鋼主要用于制作截面尺寸較大且形狀復(fù)雜的刃具，精密的刃具，切削刃在心部的刃具（此時要求鋼的組織均勻性好），切削速度較大的刃具等。

我國冶標(biāo)YB 7—59列入了56種合金刃具鋼。合金刃具鋼分為兩個體系。即針對提高鋼的淬透性的要求，發(fā)展了Cr、Cr2、9SiCr和CrWMn等鋼。其中9SiCr鋼在油中淬火淬透直徑可達(dá)40～50mm，適宜制造薄刃或切削刃在心部的工具，如板牙、滾絲輪、絲錐等。

CrWMn鋼是最常用的合金刃具鋼，經(jīng)熱處理后硬度可達(dá)64～66HRC，且具有較高的耐磨性。CrWMn鋼淬火后，有較多的殘余奧氏體，淬火變形較小，故有低變形之稱。生產(chǎn)中常用調(diào)整淬火溫度和冷卻介質(zhì)配合，使形狀復(fù)雜的薄壁工具達(dá)到少變形或不變形。這種鋼適于做截面尺寸較大、要求耐磨性高、淬火變形小，但工作溫度不高的拉刀、長絲錐等，也可作量具、冷變形模具和高壓油泵的精密部件（柱塞）等。

此外，針對提高耐磨性的要求，發(fā)展了合金刃具鋼Cr06、W、W2及CrW5等。其中CrW5又稱鉆石鋼，在水中冷卻時，硬度可達(dá)67～68HRC，主要用于制作截面尺寸不大（5～15mm）、形狀簡單又要求高硬度、高耐磨性的工具，如雕刻工具及切削硬材料的刃具。

合金刃具鋼的熱處理與碳素刃具鋼基本相同，也包括加工前的球化退火和成型后的淬火與低溫回火，回火溫度一般為160～200℃。合金刃具鋼為過共析鋼，一般采用不完全淬火。淬火加熱溫度要根據(jù)工件形狀、尺寸及性能要求等選定，并進(jìn)行嚴(yán)格控制，以保證工件質(zhì)量。另外，合金刃具鋼導(dǎo)熱性較差，對于形狀復(fù)雜、截面尺寸大的工件，在淬火加熱前往往先在600～650℃左右進(jìn)行預(yù)熱，然后再淬火回火，一般采用油淬、分級淬火或等溫淬火。少數(shù)淬透性低的鋼，如Cr06、CrW5等鋼，可采用水淬。

合金刃具鋼解決了淬透性低、耐磨性不足等缺點，但由于合金刃具鋼所加合金元素數(shù)量不多，仍屬于低合金范圍，故其紅硬性雖比碳素刃具鋼高，但仍滿足不了生產(chǎn)要求，如回火溫度達(dá)到250℃時硬度值已降到≤60HRC。因此要想大幅度提高鋼的紅硬性，靠合金刃具鋼難以解決，故發(fā)展了高速鋼。

③高速鋼。同碳素刃具鋼和合金刃具鋼相比，高速鋼的切削速度可提高2～4倍，刃具壽命提高8～15倍。高速鋼廣泛用于制造尺寸大、切削速度快、負(fù)荷大及工作溫度高的各種機加工工具，如車刀、刨刀、拉刀、鉆頭等。此外，還可應(yīng)用在模具及一些特殊軸承方面。

盡管高速鋼刀具在全世界的銷售額不斷減少，但是，高性能的鈷高速鋼和粉末冶金高速鋼的使用量卻在不斷增加，可主要用于鈦合金等難加工材料的切削。它們比普通的高速鋼具有更好的耐磨性、紅硬性和使用可靠性，尤其是粉末冶金高速鋼的性能更好，甚至在綜合評價中優(yōu)于硬質(zhì)合金刀具。