高合金模具钢有含高铬和中铬工具钢、高速钢、基体钢等。此类钢含有较多的合金元素，具有淬透性好、耐磨性高及淬火变形小等特点，广泛用作承受负荷大、生产批量大、耐磨性要求高及形状复杂的模具。
（1）高碳高铬钢
此类钢的成分特点是高铬量、高碳量，是冷作模具钢中应用范围、数量的。代表性钢号有crl2、crl2mov、crl2molvl (d2)、crl2w等。
该类钢锻后通常采用球化退火处理，退火后硬度为207~255hb。常用的淬火工艺为：
1）较低温度淬火 将crl2钢加热到960~980℃，油冷，淬火后硬度为62hrc以上。对crl2mov钢，淬火温度为1020~1050℃，油冷，淬火后硬度为62hrc以上。采用此种方法可使钢获得高硬度、高耐磨性和高精度尺寸，用于制作冷冲压模具。
2）较高温度淬火及多次高温回火 对crl2钢，加热到1050~1100℃，油冷，淬火后硬度为42~50hrc。对crl2mov钢，淬火温度为1100~1150℃，油冷，淬火后硬度为42~50hrc。较高温度淬火加上多次高温回火，可以使钢获得高红硬性和耐磨性，用于制作高温下工作的模具。
crl2型钢淬火后应及时回火，回火温度可以根据要求的硬度而定。对于要求高硬度的冷冲压模具，回火温度在150~170℃之间，回火后硬度在60hrc以上。对要求较高强度、硬度和一定韧性的冷冲压模具，回火温度取250~270℃，回火后硬度为58~60hrc。对于要求高冲击韧性和一定硬度的冷冲压模具，回火温度可以提高到450℃左右，回火后硬度为55~58hrc, crl2型钢要避开275~375℃的回火脆性区。
(2)高碳中铬钢
主要有cr6wv钢、cr4w2mov钢、cr6molv钢。
(3)高速钢
铜或铝零件冷挤压时，模具受力不太剧烈，一般可以采用crl2型模具钢。但黑色金属冷挤压时，受力剧烈，工作条件十分恶劣，对模具提出了更高的要求。因此需要采用更高级的模具钢，如高速钢来制造模具。
高速钢热处理后具有高的硬度和抗压强度、良好的耐磨性，能满足较为苛刻的冷挤压条件。常用的冷挤压高速钢有w6 mo5 cr4 v2钢、wl8cr4v钢、6w6mo5cr4v钢。
wl8cr4v钢具有良好的红硬性，在600℃时仍具有较高的硬度和较好的韧性，但其碳化物较粗大，强度和韧性随尺寸增大而下降。w6mo5cr4v2钢具有良好的红硬性和韧性，淬火后表面硬度可以达到64~66hrc，是一种含mo低w的高速钢，其碳化物颗粒较为细小，分布较均匀，强度和韧性较wl8cr4v钢为好。
大多数高速钢制作的冷挤压（包括冷镦）模具，可以采用略低于高速钢刀具淬火温度的温度进行淬火，如wl8cr4v钢采用1240~1250℃，w6 mo5 cr4 v2钢采用1180~1200℃，然后在560℃进行三次回火。对于一些细长或薄壁的模具，要求有很高的韧性，则可以进一步降低淬火温度，以提高其使用寿命。但低温淬火后，高速钢抗压强度降低，不能用于高负荷模具，也会使耐磨性降低。表9.1.3常用冷挤压高速钢经过淬火和不同温度回火热处理后的硬度和冲击韧性。
表9.1.3常用冷挤压高速钢经过淬火和不同温度回火热处理后的硬度和冲击韧性
牌号
淬火温度/℃
硬度/hrc
无缺口冲击韧性/kgf·cm-2
500℃回火
530℃回火
550℃回火
580℃回火
500℃回火
530℃回火
550℃回火
580℃回火
6w6mo5cr4v
wl8cr4v
w6mo5cr4 v2
1200
1260
1220
60.9
64.4
63.5
62.3
64.4
64.8
62.3
63.8
65.3
60.6
63
62.8
5.7
2.0
5.3
2.7
6.3
3.4
3.2
5.7
3.6
3.5