Stal narzędziowa to rodzaj stali o właściwościach mechanicznych, które czynią z niej pożądany materiał na narzędzia. Stale narzędziowe wyróżniają się twardością, zdolnością do trzymania ostrej krawędzi czy odpornością na uszkodzenia spowodowane ścieraniem i odkształceniami. Istnieje wiele stali stopowych i węglowych, zwykle wytwarzanych w wyniku obróbki cieplnej i hartowania, które są odpowiednie jako stale narzędziowe. Stal narzędziowa jest produkowana w wielu różnych gatunkach i może być używana do wytwarzania narzędzi, takich jak tłoczniki, sprzęt budowlany i siekiery. Oprócz wytwarzania narzędzi jest również używany w innych zastosowaniach, które wymagają materiałów o właściwościach mechanicznych stali narzędziowej.
Różne gatunki stali narzędziowej są często klasyfikowane zgodnie z systemem zwanym gatunkami stali SAE lub gatunkami stali AISI/SAE, stworzonym przez Stowarzyszenie Inżynierów Motoryzacyjnych (obecnie SAE International) oraz Amerykański Instytut Żelaza i Stali. Klasyfikuje każdy rodzaj stali za pomocą litery, która wskazuje jego właściwości lub metodę produkcji, na przykład W-grade dla stali utwardzanych wodą lub S-grade dla stali odpornych na wstrząsy. Każdy rodzaj stali w ramach tych szerokich kategorii otrzymuje następnie indywidualny numer, który następuje po literze.
Najpopularniejszą formą stali narzędziowej jest gatunek W, forma stali węglowej popularna ze względu na niski koszt. Niektóre rodzaje stali klasy W zawierają również krzem, molibden lub mangan w celu zwiększenia wytrzymałości stali. Nazywa się to hartowaniem w wodzie, ponieważ woda jest używana podczas hartowania, etapu procesu produkcyjnego wielu stali, w którym temperatura nagrzanej stali ulega gwałtownemu obniżeniu. Stal narzędziowa klasy W jest twarda, ale ma tendencję do kruchości i nie wytrzymuje temperatur powyżej 302° F (150° C). Stale narzędziowe klasy W są powszechnie używane do wytwarzania ostrzy, takich jak noże do nożyc i brzytwy; części maszyn do maszyn, które nie napotykają ani nie wytwarzają wysokich temperatur; oraz narzędzia, takie jak młotki, wiertarki i dłuta.
Gatunki A, O i D są stalami wytwarzanymi przez obróbkę na zimno, proces, w którym stal jest poddawana naprężeniom mechanicznym aż do odkształcenia plastycznego, trwałej zmiany mikrostruktury stali. Proces ten zwiększa wytrzymałość i twardość stali na rozciąganie, jednocześnie obniżając jej ciągliwość, a powstałe w ten sposób formy stali są powszechnie używane do celów takich jak ostrza i obrabiarki. Stal klasy O jest hartowana w oleju, podczas gdy klasa A jest hartowana na powietrzu, metody, które powodują mniej zniekształceń w stali niż hartowanie w wodzie. Stal klasy D zawiera dużą ilość chromu, który stanowi od 10 do 18 procent stopu. Oprócz chromu stale stopowe A, O i D często zawierają inne metale, w tym mangan, wolfram i wanad, oraz niemetale, takie jak siarka i fosfor.
Stal H-grade to stal narzędziowa do pracy na gorąco, powstająca w wyniku odkształcenia plastycznego stali w wyniku długotrwałego narażenia na wysokie temperatury. Stale te mają wysoką wytrzymałość i twardość, ale niewielkie zniekształcenia wynikające z procesu chłodzenia i skurczu termicznego sprawiają, że są mniej odpowiednie niż stal do pracy na zimno do zastosowań o bardzo wąskich tolerancjach inżynierskich. Chrom, wolfram i molibden są powszechnymi pierwiastkami stopowymi w stalach tego gatunku.
Gatunki T i M to gatunki stali szybkotnących, które wyróżniają się zdolnością do zachowania dużej twardości w wysokich temperaturach. Ta właściwość sprawia, że doskonale nadaje się do stosowania w napędzanych narzędziach skrawających i wykrojnikach, gdzie odporność na ciepło wytwarzane przez tarcie pozwala na pracę z większymi prędkościami niż inne stale. Stal klasy T jest nazwana ze względu na wysoką zawartość wolframu, podczas gdy stal klasy M zawiera dużą ilość molibdenu. Dodatkowe pierwiastki stopowe powszechne w tych stalach to wanad, chrom i kobalt.
Stale S-grade to stale narzędziowe wyróżniające się wysoką odpornością na wstrząsy. Mają mniej węgla niż inne stopy stali, co zmniejsza ich odporność na ścieranie, ale zwiększa ich wytrzymałość. Stal klasy S jest używana w sprzęcie, takim jak młoty pneumatyczne, które muszą być w stanie wytrzymać silne uderzenia.
Niektóre gatunki stali narzędziowej mają bardzo wyspecjalizowane właściwości lub przeznaczenie. Stal klasy F jest rodzajem stali utwardzanej wodą, podobnie jak stal klasy W, ale ma doskonałą odporność na zużycie. Stal klasy P lub stal na formy do tworzyw sztucznych jest stosowana w maszynach do formowania wtryskowego i odlewania ciśnieniowego. Stal klasy L lub niskostopowa stal specjalnego przeznaczenia jest bardzo wytrzymałym rodzajem stali, który ma mało materiału stopowego i bardzo wysoką zawartość żelaza.