合金工具鋼中ωS、ωP均小于0.03%，故合金工具鋼都是高級優質鋼。
1.合金刃具鋼
性能要求
合金刃具鋼用來制造各種切削刀具，如車刀、銑刀、鉸刀等。由于刃具在切削過程中既承受切削力、切削熱的作用，又受到強烈的摩擦，故要求刃具鋼具有如下性能：
(1) 高的硬度和耐磨性。
(2) 足夠的強度和一定的韌性 保證刃具不斷裂或崩刃。
(3) 高的紅硬性 刀具刃部受熱后，仍能保持高硬度的能力稱為紅硬性。
2.低合金刃具鋼
(1) 成分特點 低合金刃具鋼ωC=0.9%～1.5%，加入Si、Cr、Mn等元素可提高鋼的淬透性和回火穩定性，使其在230～260℃回火后硬度仍保持在60HRC以上。加入強碳化物形成元素W、V等形成WC、VC、V4C3等特殊碳化物，提高鋼的紅硬性和耐磨性。
(2) 熱處理特點 低合金刃具鋼的預先熱處理為球化退火，以改善切削性能。*終熱處理為淬火后低溫回火，組織為細小回火馬氏體、粒狀合金碳化物、少量殘余奧氏體，硬度一般為60～65HRC。
常用合金刃具鋼的牌號有9SiCr、9Mn2V、CrWMn。
3.高速鋼
高速鋼是高合金刃具鋼中的重要鋼種，與低合金刃具鋼相比，它具有兩個顯著特點，即淬透性好、紅硬性高。截面尺寸不大的刃具，淬火時在空氣中冷卻即能淬透，切削溫度高達600℃時，硬度仍無明顯下降。
(1) 成分特點 高速鋼的ωC=0.7%～1.65%，并含有大量的強碳化物形成元素Cr、W、Mo、V等。
(2) 熱處理特點 高速鋼的鑄態組織中出現了萊氏體組織，屬于萊氏體鋼，萊氏體中共晶合金碳化物呈粗大的魚骨狀，無法用熱處理消除，只有采用反復鍛擊的辦法將其擊碎，并均勻分布在基體上。
高速鋼鍛壓后采用球化退火。退火后組織為索氏體、細粒狀碳化物，硬度為207～255HBS。球化退火的目的是消除鍛造應力，降低硬度，改善切削加工性能，并為淬火作組織準備。
高速鋼*終熱處理為淬火、560℃三次回火。它的淬火溫度很高，W18Cr4V為1270～1280℃，W6Mo5Cr4V2為1210～1230℃，使合金元素*大限度地溶入奧氏體中，淬火后，使馬氏體中合金元素含量提高，紅硬性提高。當溫度大于1000℃時，W和Cr的溶入量顯著增加，但溫度過高，導致奧氏體晶粒粗大，殘余奧氏體增加，力學性能降低。