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錳、矽等以增加硬度及軔性。高碳鋼須經淬火硬化使鋼中之碳成為硬脆之碳 化鐵（）。淬火溫度約15000，投入油中或水中急冷之。但此時質脆，須再經過回火，使部分之碳化鐵結 晶析出，再行急冷之。
　　高碳鋼主要的缺點是硬化深度淺，對回火的軟化抵抗小，切削耐久性低，高溫硬度亦低。其有效的切削溫度僅約400，如切削溫度超過500時即喪失硬度，不能做切削工作，故高碳鋼並無紅硬性。因此高碳鋼僅適於 製造低速切削的刀具，如鑽頭、鉸刀、螺絲攻等。

2.　合金工具鋼
　　　合金工具鋼是碳鋼內添加鉻、鎢、鉬、釩、錳、矽等元素，以 改良碳鋼的各種缺點。其所含特殊元素主要的作用為增加硬化能，析出特殊碳化物以增加耐磨耗性，增加回火時的軟化抵抗等。切削用合金工具鋼有鉻鋼、鉻-鎢 鋼、鉻-鎢-釩鋼、鎳鋼等。
(1) 鉻鋼
鉻可增加硬化能，對回火軟化具有抵抗性，所以鉻鋼在高溫時也有相當高的硬度。銼刀可以用含 1.3～1.5 % C的高碳工具鋼製造，但是添加少量的鉻時可增加硬度及耐磨耗性，所以高級的銼刀採用高碳低鉻鋼製造。
(2) 鉻-鎢鋼及鉻-鎢-釩鋼
切削用合金鋼大多數採用鉻-鎢鋼。鎢容易生成特殊碳化物，可增加鋼的淬火硬度及高溫硬度，而使磨耗抵抗及切削性增大。因鎢 對硬化能無影響，所以再添加鉻以增加硬化能。因此鉻-鎢鋼兼有兩種元素的改良效果。高碳鉻-鎢鋼用於製造螺絲攻、鑽頭、弓鋸鋸條、其他的切削工具等。
鎢 -鉻-釩鋼含鉻及W量較少，而V 的作用與W相同，故此種鋼的用途與鉻-鎢鋼大致相同。
(3) 鎳鋼
鎳可以增加鋼的強度和韌性。所以鎳鋼 用於製造需要韌性的帶鋸或圓鋸鋸片。
3. 高速鋼
高速鋼（HSS）係含有鎢、鉻、釦、釩、鈷等元素之合金鋼，約在2350淬火，於油中或空氣中，可得硬度64 ～65 。然後把它在930～1110回火，則產生鎢、釩的碳化物，可增加硬度到66 ～ 67。高速鋼硬度比碳鋼為高，耐磨性佳，並能耐高溫，切削溫度至1000 ～1100時不減低硬度，因此可增高切削速率及使用壽命。高速鋼自本世紀被發明 後，實為機械工業一大改進，爾後鋼鐵業者不斷改進，目前已達接近完美狀態。由於使用目的不同，目前在市面上有兩大系― 鎢系及鉬系，三十餘種不同成份及性能之高速鋼。表2 - 3 示高速鋼的種類。
(3) 鎢高速鋼
最先發明之18 - 4 -1 高速鋼（含18 ％鎢、4 ％鉻、1 ％釩），係鎢系的第一種，後再加入鉬及鈷，則更耐高溫及耐磨之特性。18-4-1高速鋼中加入鈷元素，則其回火軟化後可再增加硬度（謂之二次硬化或回火硬 化），高溫硬度亦大，可做強力重切削。在工件、切削條件均相同的情況下，鈷含量愈多，其壽命愈長。

(2) 鉬高速鋼
以l ％鉬代替3 ％鎢而獲得大約相同之耐磨效果，此為鉬系高速鋼。其主要優點是價格便宜，切削速度雖不能高過鎢系含鈷高速鋼，但非高速切削之刀具，如鑽頭、螺絲攻、鉸刀等 多採用鉬系高速鋼。雖然目前燒結碳化物已大量的應用於刀具上，但高速鋼具有容易加工及韌性特強之特性，故仍能在市面上被大量的使用。尤其近年來研究粉末冶 金術之成功與進步，使高速鋼的性能有極大的改進：

表2 - 3 高速鋼的種類

1. 改進磨製困難而不損及刀具耐磨性。
2. 增進韌性而不降低硬度，反可增加0.5～1 。
3. 增進均勻性。
4. 用粉末冶金法製造之高速鋼硬度可達70，可說將近極致。

4. 非鐵鑄合金／鈷路鎢合金
非 鐵鑄合金又稱鈷鉻鎢合金，其主要成分為鈷、鉻、鎢與少量的銅、矽、錳等及0 . 5 ～ 3％之碳。常見者有二種：A為Cr25 % ,CO 65 % ,W 10 ％。B為Cr15 ％、Co60％、W25％。
鈷鉻鎢合金最顯著之特性是切削溫度達1500時不減低硬度，並能保持刀刃之完整，對空氣及化學之侵蝕有堅強的抵抗 力，故切削速率比高速鋼較高。刀片的形狀不能鍛製，僅能先予鑄成接近需要的尺寸，再輪磨所需之形狀。其表面硬度為55 ～65，不必淬火即可使用，若急冷反而不良。因此儘可能減少輪磨，以免減低硬度。

5. 燒結碳化物
燒結碳化物（Cemented carbide / Sinter carbide）亦稱超硬合金是鎢粉末與純碳混合加熱至1470 ～ 1830，使鎢被碳飽和成為碳化鎢（WC） ，再將碳化鎢粉末與低熔點金屬為結合劑混合於模型內，約以1500 kg /加壓成形，再經加熱2550 - 2730，使碳化鎢粉末分子與結合劑粉末分子相互吸引黏著成為WC -CO 系合金。此種高溫結合並非將金屬熔化，而是將金屬粉末「燒凝」的方法稱為燒結法或粉末冶金術，其形成物稱為燒結金屬。
鐵族材料（Co、Ni、 Fe）為碳化鎢及其他高溫碳化物（如TIC）之結合時相當有效的結合劑。在室溫時WC 溶解於C。的溶解度很低(～1 % ) ，而溶解於Ni 和Fe 的溶解度很高（分別為25 ％和5 %）。若碳化物溶解於結合劑的溶解度愈高，燒結後的碳化物會愈脆。因此CO被廣泛地用於碳化鎢之結合劑的主要原因即是WC溶解於CO的溶解度很低。碳化物 之C。含量越少，材質就越硬、越脆；鈷含量多，材質就軟、韌性增大。因此含鈷量較高之碳化物刀具常用於粗切削以快速切除工件材料。
燒結碳化物自 1926 年德國的第一代WIDIA 產品商業化後，幾乎獨佔了刀具世界市場，其主要原因是它具有較高之耐熱性、較高之硬度、較長之使用壽命，唯其韌性較差。
燒結碳化物之級別國際問有 不同之標準，其中ISO標準雖為大家所公認。但各先進國家均有其本國規格，而各製造廠商又有其自創之形式編號。每家刀具廠商均提供詳盡的刀具選擇推薦表， 使用者先按推薦表選擇適用刀具，經使用一段時問後，運用自己的經驗，再選符合本身機器及工件等條件的刀具。
(一) 燒結碳化物的分類
依 ISO分類法，燒結碳化物分為K 、P 、M 三大類，如表2 -4 示。

1. K 類燒結碳化物
K類主要成分為WC ，CO為結合劑，形成單元碳化物WC -Co 系合金。K類屬於二元、相合金，耐磨性及勒性在750以下時比P類要好，適合切削鑄鐵、非鐵金屬、硬化鋼、非金屬類材料等。 若切削鋼料時刀刃溫度達1290，則K類很容易使刀面產生凹陷磨耗現象而造成刀刃崩裂。
K類刀 柄塗紅色，分為K 01 、K 10 、K20 、K30 、K40 ，愈小號數耐磨性愈佳，愈大號數韌性愈佳。
2. P 類燒結碳化物
P 類主要成分為於K類中添加TIC，形成二元複碳化物WC -TIC -Co系合金，屬於、、相合金。相是（W、Ti、Ta、C。）C 的固熔體，對於碳在沃斯田鐵溫度被分解具有很大的阻抗力，可以有效地防止刀面產生凹陷磨耗，適合切削鋼、鑄鋼、可鍛鑄鐵等。P類刀柄塗青色，分為P01、 P10、P20、P30、P40、P50。愈小號數耐磨耗性愈佳，愈大號數韌性愈佳。

表2 - 4 燒結碳化物ISO

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