工具鋼是指特別適合制成工具的各種碳鋼和合金鋼。它們的適用性源于其獨特的硬度、耐磨性和抗變形性，以及在高溫下保持切削刃的能力。因此，工具鋼適用于其他材料的成型。碳含量在0.5%到1.5%之間的工具鋼是在嚴格控制的條件下制造的，以達到所需的質量。其基體中碳化物的存在對工具鋼的質量起著主導作用。在工具鋼中形成碳化物的四種主要合金元素是：鎢、鉻、釩和鉬。不同碳化物溶解成鐵的奧氏體形式的速度決定了鋼的高溫性能（越慢越好，適合耐熱鋼）。對這些鋼進行適當的熱處理對于獲得足夠的性能很重要。所述的錳含量通常保持較低以最小化水時的裂紋的可能性淬火。

工具鋼有六組：水硬化、冷作、抗震、高速、熱作和特殊用途。選擇組的選擇取決于成本、工作溫度、所需的表面硬度、強度、抗震性和韌性要求。使用條件越苛刻（溫度、磨損性、腐蝕性、載荷），工具鋼所需的合金含量和隨之而來的碳化物量就越高。

工具鋼用于切割、壓制、擠壓和沖壓金屬和其他材料。它們在工具中的使用是必不可少的；例如，注塑模具需要工具鋼的耐磨性-這是模具耐用性的重要標準，可在其整個生命周期內進行數十萬次成型操作。

該AISI-SAE工具鋼牌號是用來識別各種檔次的工具鋼最常見的規模。一個等級內的各個合金都有一個編號；例如：A2、O1等。

W組工具鋼因其必須進行水淬的定義特性而得名。W級鋼本質上是高碳素碳鋼。這組工具鋼是最常用的工具鋼，因為它的成本比其他工具鋼低。它們適用于不會遇到高溫的零件和應用；高于150°C(302°F)，它開始明顯軟化。其淬透性低，因此W組工具鋼必須進行快速淬火，需要使用水。這些鋼可以獲得高硬度（高于HRC66)并且與其他工具鋼相比相當脆。W鋼仍在銷售，特別是用于彈簧，但其使用范圍遠不如19世紀和20世紀初。這部分是因為W鋼在淬火過程中比油淬或空氣硬化鋼更容易翹曲和開裂。

W組工具鋼的韌性通過與錳、硅和鉬合金化而增加。高達0.20%的釩用于在熱處理過程中保持細晶粒尺寸。

各種碳成分的典型應用是W鋼：

• 0.60–0.75%碳：機器零件、鑿子、固定螺絲；性能包括中等硬度，具有良好的韌性和抗震性。
• 0.76–0.90%碳：鍛造模具、錘子和雪橇。
• 0.91–1.10%碳：需要耐磨性和韌性之間良好平衡的通用工具應用，例如銼刀、鉆頭、刀具和剪切刀片。
• 1.11-1.30%的碳：銼刀、小鉆頭、車床工具、剃須刀片和其他需要更高耐磨性但韌性不足的輕型應用。碳含量約為0.8%的鋼與碳含量較高的鋼一樣硬，但1%或1.25%碳鋼中的游離碳化鐵顆粒使其保持更好的邊緣。但是，如果用于切割酸性或咸性材料，細刃生銹的速度可能比磨損的快。

冷作工具鋼包括O系列（油硬化）、A系列（空氣硬化）和D系列（高碳鉻）。這些是用于切割或形成低溫材料的鋼材。該組具有較高的淬透性和耐磨性，以及平均的韌性和耐熱軟化性。它們用于生產較大的零件或在硬化過程中需要最小變形的零件。油淬和空氣淬火的使用有助于減少變形，避免因更快的水淬而引起的更高應力。與水硬化等級相比，這些鋼中使用了更多的合金元素。這些合金提高了鋼的淬透性，因此需要不太嚴格的淬火過程，因此不太可能開裂。它們具有高表面硬度，常用于制造刀片。油硬化等級的可加工性高，但高碳鉻類型的可加工性低。

• P型工具鋼是塑料模具鋼的簡稱。它們旨在滿足鋅壓鑄和塑料注射成型模具的要求。
• L型工具鋼是低合金專用工具鋼的簡稱。L6非常強悍。
• F型工具鋼經過水硬化處理，比W型工具鋼更耐磨。