Las herramientas de corte fabricadas con acero de alta velocidad alcanzan una gran dureza en caliente, resistencia al desgaste y resistencia a la fractura con una dureza de más de 60 a 67 HRC mediante temple y revenido. Los principales elementos de aleación son carbono, tungsteno, molibdeno, vanadio y cobalto. Los altos contenidos de elementos formadores de carburo conducen a la formación de carburos resistentes al desgaste en la microestructura.
Los aceros rápidos son aceros para herramientas complejos y de alta aleación que se utilizan principalmente para la fabricación de herramientas de corte, por ejemplo, fresas, brocas, herramientas de torneado y brochas, cuyo filo de corte está sometido a esfuerzos de calentamiento y desgaste. El filo de corte entra en contacto con el material de la pieza bajo alta presión en el corte continuo e interrumpido, lo que exige de la herramienta una elevada dureza en caliente, alta resistencia al desgaste, buena resistencia a la oxidación y baja tendencia a la adherencia a medida que aumenta la velocidad de corte.
Con contenidos de carbono entre 0,8 y 1,4 %, los altos contenidos de elementos formadores de carburos conducen a la formación de carburos primarios y eutécticos en una matriz martensítica de endurecimiento secundario.
Los elementos de aleación más importantes son el carbono, el wolframio, el molibdeno, el vanadio, el cromo y el cobalto, cuya proporción puede superar el 30 %. Los aceros rápidos pueden dividirse esencialmente en tres grupos: aceros al tungsteno, aceros al molibdeno y aceros al tungsteno/molibdeno. Al aumentar el contenido de carbono y vanadio, se eleva el contenido de carburo y el cobalto mejora la resistencia a altas temperaturas.
Los elementos de aleación garantizan una elevada resistencia al desgaste y la resistencia de la martensita a temperaturas de hasta 600 °C. La dureza de servicio de la martensita suele ser de hasta el 60 %. La dureza de trabajo de 60 a 67 HRC que suele tener el acero rápido, como todos los demás aceros para herramientas, se debe a su estructura básica martensítica y a la proporción de carburos duros y resistentes al desgaste. La elevada dureza en caliente y la alta resistencia al calor en comparación con el acero para herramientas ordinario se deben al tratamiento térmico, normalmente temple y revenido múltiple a temperaturas de recocido en la gama de endurecimiento secundario/endurecimiento por precipitación (550 a 600°C).
Con procesos especiales de producción metalúrgica de aceros rápidos, como la refundición por electroescoria (calidad BÖHLER ISORAPID) o la producción pulvimetalúrgica (calidad BÖHLER MICROCLEAN), se pueden fabricar productos altamente aleados, de gran pureza y muy homogéneos, que se caracterizan por la mejor combinación de dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la fractura y resistencia a la fatiga.
En comparación con otros materiales de corte como el metal duro, la cerámica de corte, el nitruro de boro cúbico (CBN) y el diamante policristalino (PCD), los aceros rápidos tienen menor resistencia al desgaste y dureza en caliente. Sin embargo, su buena mecanizabilidad en estado recocido, su tenacidad comparativamente buena en estado templado y revenido y la producción más rentable ofrecen una ventaja decisiva frente a las herramientas de corte con un alto contenido de material duro (por ejemplo, carburo), que sólo pueden fabricarse mediante pulvimetalurgia. Si los aceros rápidos se protegen adicionalmente con recubrimientos finos, pueden alcanzar incluso el rendimiento de los materiales de corte de alta dureza. Los recubrimientos duros depositados mediante procesos PVD o CVD han demostrado su eficacia como recubrimientos.
En muchos casos, los aceros rápidos con tratamiento térmico especial también cumplen los requisitos de muchas aplicaciones de trabajo en frío.