Ο χάλυβας εργαλείων είναι ένας τύπος χάλυβα με μηχανικές ιδιότητες που τον καθιστούν επιθυμητό υλικό για εργαλεία. Οι χάλυβες εργαλείων είναι αξιοσημείωτοι για τη σκληρότητά τους, την ικανότητά τους να συγκρατούν μια αιχμηρή άκρη ή την αντοχή τους σε ζημιές από τριβή και παραμόρφωση. Υπάρχει ένας αριθμός κραματοποιημένων και ανθρακούχων χάλυβων, που συνήθως κατασκευάζονται μέσω ενός προϊόντος θερμικής επεξεργασίας και σβέσης, που είναι κατάλληλοι ως χάλυβες εργαλείων. Ο χάλυβας εργαλείων κατασκευάζεται σε πολλές διαφορετικές ποιότητες και μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την κατασκευή εργαλείων όπως μήτρες σφράγισης, εξοπλισμός κατασκευής και τσεκούρια. Εκτός από την κατασκευή εργαλείων, χρησιμοποιείται και σε άλλες εφαρμογές που απαιτούν υλικά με μηχανικές ιδιότητες χάλυβα εργαλείων.
Οι διαφορετικές ποιότητες χάλυβα εργαλείων ταξινομούνται συχνά σύμφωνα με ένα σύστημα που ονομάζεται ποιότητες χάλυβα SAE ή ποιότητες χάλυβα AISI/SAE, που δημιουργήθηκε από την Εταιρεία Μηχανικών Αυτοκινήτου (τώρα SAE International) και το Αμερικανικό Ινστιτούτο Σιδήρου και Χάλυβα. Κατηγοριοποιεί κάθε τύπο χάλυβα με ένα γράμμα που υποδεικνύει τις ιδιότητές του ή τη μέθοδο παραγωγής του, όπως η κατηγορία W για σκληρυμένο με νερό χάλυβα ή η κατηγορία S για τους ανθεκτικούς σε κραδασμούς χάλυβες. Κάθε τύπος χάλυβα σε αυτές τις μεγάλες κατηγορίες λαμβάνει στη συνέχεια έναν μεμονωμένο αριθμό που ακολουθεί το γράμμα.
Η πιο κοινή μορφή χάλυβα εργαλείων είναι η κατηγορία W, μια μορφή ανθρακούχου χάλυβα δημοφιλής λόγω του χαμηλού κόστους του. Ορισμένοι τύποι χάλυβα ποιότητας W περιλαμβάνουν επίσης πυρίτιο, μολυβδαίνιο ή μαγγάνιο για να αυξήσουν την σκληρότητα του χάλυβα. Ονομάζεται υδροσκληρυνόμενο επειδή το νερό χρησιμοποιείται κατά τη διάρκεια της σβέσης, ένα βήμα στη διαδικασία παραγωγής πολλών χάλυβων όπου ο θερμαινόμενος χάλυβας μειώνεται γρήγορα σε θερμοκρασία. Ο χάλυβας εργαλείων ποιότητας W είναι σκληρός, αλλά τείνει να είναι εύθραυστος και δεν αντέχει καλά σε θερμοκρασίες πάνω από 302° F (150° C). Οι χάλυβες εργαλείων κατηγορίας W χρησιμοποιούνται συνήθως για την κατασκευή λεπίδων όπως λεπίδες διάτμησης και ξυράφια. εξαρτήματα μηχανών για μηχανήματα που δεν συναντούν ή δεν παράγουν υψηλές θερμοκρασίες· και εργαλεία όπως σφυριά, τρυπάνια και σμίλες.
Οι κατηγορίες Α, Ο και Δ είναι χάλυβες που παράγονται με ψυχρή κατεργασία, μια διαδικασία κατά την οποία ο χάλυβας υπόκειται σε μηχανική καταπόνηση μέχρι να υποστεί πλαστική παραμόρφωση, μια μόνιμη αλλαγή στη μικροδομή του χάλυβα. Αυτή η διαδικασία αυξάνει την αντοχή σε εφελκυσμό και τη σκληρότητα του χάλυβα, ενώ μειώνει την ολκιμότητα του και οι προκύπτουσες μορφές χάλυβα χρησιμοποιούνται συνήθως για σκοπούς όπως λεπίδες και εργαλειομηχανές. Ο χάλυβας ποιότητας Ο σκληρύνεται με λάδι ενώ ο βαθμός Α σκληρύνεται με αέρα, μέθοδοι που παράγουν λιγότερη παραμόρφωση στον χάλυβα από τη σκλήρυνση με νερό. Ο χάλυβας ποιότητας D περιέχει μεγάλη ποσότητα χρωμίου, το οποίο αποτελεί το 10% έως 18% του κράματος. Εκτός από το χρώμιο, οι χάλυβες ποιότητας Α-, Ο- και D είναι συχνά κραματοποιημένοι με άλλα μέταλλα, όπως το μαγγάνιο, το βολφράμιο και το βανάδιο, και με αμέταλλα όπως το θείο και ο φώσφορος.
Ο χάλυβας ποιότητας H είναι χάλυβας εργαλείων θερμής εργασίας, που δημιουργείται προκαλώντας πλαστική παραμόρφωση στον χάλυβα μέσω παρατεταμένης έκθεσης σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτοί οι χάλυβες έχουν υψηλή αντοχή και σκληρότητα, αλλά οι μικρές παραμορφώσεις από τη διαδικασία ψύξης και θερμικής συστολής τους καθιστούν λιγότερο κατάλληλους από τον χάλυβα ψυχρής επεξεργασίας για εφαρμογές με πολύ αυστηρές μηχανικές ανοχές. Το χρώμιο, το βολφράμιο και το μολυβδαίνιο είναι κοινά στοιχεία κράματος σε χάλυβες αυτής της ποιότητας.
Οι ποιότητες Τ και Μ είναι τύποι χάλυβα υψηλής ταχύτητας, ο οποίος διακρίνεται από την ικανότητά του να διατηρεί υψηλή σκληρότητα σε υψηλές θερμοκρασίες. Αυτή η ιδιότητα το καθιστά κατάλληλο για χρήση σε μηχανοκίνητα κοπτικά εργαλεία και μήτρες σφράγισης, όπου η αντίστασή του στη θερμότητα που παράγεται από την τριβή του επιτρέπει να λειτουργεί σε υψηλότερες ταχύτητες από άλλους χάλυβες. Ο χάλυβας κατηγορίας Τ ονομάζεται για την υψηλή περιεκτικότητά του σε βολφράμιο, ενώ ο χάλυβας ποιότητας Μ περιέχει υψηλή ποσότητα μολυβδαινίου. Πρόσθετα στοιχεία κράματος που είναι κοινά σε αυτούς τους χάλυβες περιλαμβάνουν το βανάδιο, το χρώμιο και το κοβάλτιο.
Οι χάλυβες ποιότητας S είναι χάλυβες εργαλείων που διακρίνονται για την υψηλή αντοχή τους σε κραδασμούς. Έχουν λιγότερο άνθρακα από άλλα κράματα χάλυβα, γεγονός που μειώνει την αντοχή τους στην τριβή αλλά αυξάνει τη σκληρότητά τους. Ο χάλυβας κατηγορίας S χρησιμοποιείται σε εξοπλισμό όπως οι γρύλοι που πρέπει να είναι σε θέση να αντέχουν σε βαριές κρούσεις.
Ορισμένες ποιότητες χάλυβα εργαλείων έχουν πολύ εξειδικευμένα χαρακτηριστικά ή σκοπούς. Ο χάλυβας ποιότητας F είναι ένας τύπος χάλυβα σκληρυμένου με νερό, όπως ο χάλυβας ποιότητας W, αλλά έχει ανώτερη αντοχή στη φθορά. Ο χάλυβας ποιότητας P, ή ο πλαστικός χάλυβας καλουπιού, χρησιμοποιείται σε μηχανές χύτευσης με έγχυση και χύτευση. Η κατηγορία L ή ο χάλυβας ειδικής χρήσης χαμηλού κράματος, είναι ένας πολύ σκληρός τύπος χάλυβα που έχει λίγο κράμα και πολύ υψηλή περιεκτικότητα σε σίδηρο.