Если в стали будет 6—19% вольфрама и 3—4,6 % хрома, то инструмент, изготовленный из такой стали, выдерживает в процессе резания нагрев до температуры 600° С (см. рис. 1, кривые 7 и 9), не теряя при этом своих режущих свойств; такая сталь называется быстрорежущей. После термической обработки инструмент из быстрорежущих сталей имеет твердость НRС 62—63 и может работать при скоростях резания, в 2—3 раза превышающих скорости, допускаемые инструментом, изготовленным из инструментальной углеродистой стали.

Наиболее эффективными способами повышения твердости, теплостойкости и, следовательно, износостойкости быстрорежущих сталей являются:             

• увеличение в стали содержания ванадия;
• дополнительное легирование быстрорежущей стали кобальтом.

Химический состав быстрорежущих сталей по ГОСТ 19265—73 приведен в табл. 1. Марганца, кремния и никеля в быстрорежущих сталях не более 0,5% каждого, серы не более 0,03%, фосфора не более 0,035%. В сталях всех марок допускается содержание молибдена до 1 %; при этом содержание вольфрама в стали должно быть в пределах, указанных в табл. 1. Сталь, содержащая молибдена более 1%, дополнительно клеймится буквой М. Сталь Р18 является наиболее старой быстрорежущей сталью, с которой обычно сравниваются все другие. Сталь Р9 относится к разряду низковольфрамовых быстрорежущих сталей. Количество вольфрама в ней понижено в 2 раза по сравнению со сталью Р18, а количество ванадия повышено, что делает эту сталь по режущим свойствам, при обработке конструкционных углеродистых сталей, равноценной стали Р18. Но заготовки из этой стали плохо поддаются шлифованию и отделке, а потому сталь Р9 не рекомендуется для изготовления инструментов, для которых операция шлифования является трудоемкой (у шеверов, протяжек и др.).

Стали Р12 (вольфрамовая) и Р6М5 (молибденовая) близки по режущим свойствам к стали Р18, но экономичнее стали Р18 и технологичнее стали Р9. Эти стали обладают также повышенной пластичностью в нагретом состоянии, а поэтому они особенно эффективны при изготовлении инструмента (например, сверл) методом пластической деформации.

Ванадиевая сталь Р18Ф2 имеет несколько повышенную износостойкость по сравнению со сталью Р18 за счет большего содержания ванадия. Стали Р18, Р12, Р9, Р6МЗ, Р6М5 и Р18Ф2 относятся к сталям нормальной производительности; другие стали, приведенные в табл. 1, — к сталям повышенной производительности.

Кобальтовые стали Р9К5, Р9КЮ, РЮК5Ф5 и Р18К5Ф2 имеют более высокую твердость, красностойкость и износостойкость (в 2— 3 раза) по сравнению со сталью Р18 и применяются в основном для инструментов, работающих с повышенными скоростями резания (резцов, сверл, фрез). Наиболее эффективно применять кобальтовые и ванадиевые быстрорежущие стали при обработке заготовок из легированных сталей твердостью ИВ 300—350, а также при обработке заготовок из жаропрочных сплавов и сталей. Помимо приведенных в табл. 1 стандартных марок быстрорежущей стали, для изготовления режущего инструмента ВНИИ рекомендует новые марки, например, Р6М4К8Ф.

В последнее время быстрорежущую сталь получают методом порошковой металлургии (пульверсталь или металлокерамическая сталь), что позволяет резко сократить карбидную неоднородность (до 1-го балла по ГОСТ 19265—73) и повысить режущие свойства инструмента (особенно для крупногабаритного) по сравнению с инструментом, изготовленным из проката, полученного обычным металлургическим способом.

Так как резание осуществляется режущей частью инструмента, то нет необходимости делать инструмент целиком из дорогостоящего материала. Поэтому при изготовлении резцов на державку из конструкционной стали наваривают пластинки из быстрорежущей стали. Форма и размер пластинок регламентируются ГОСТ 2379— 67.

Сложные инструменты типа сверл, разверток, метчиков и др. делают сварными; рабочую часть — из быстрорежущей стали, а нерабочую (хвостовик) — из конструкционной стали.

Конструкционные стали (углеродистые и легированные) применяют для изготовления державок, хвостовиков, корпусов и деталей крепления составного и сборного режущего инструмента.