高合金模具鋼有含高鉻和中鉻工具鋼、高速鋼、基體鋼等。此類鋼含有較多的合金元素，具有淬透性好、耐磨性高及淬火變形小等特點，廣泛用作承受負荷大、生產批量大、耐磨性要求高及形狀復雜的模具。
（1）高碳高鉻鋼 此類鋼的成分特點是高鉻量、高碳量，是冷作模具鋼中應用范圍、數量的。代表性鋼號有Crl2、Crl2MoV、Crl2MolVl (D2)、Crl2W等。
該類鋼鍛后通常采用球化退火處理，退火后硬度為207~255HB。常用的淬火工藝為：1）較低溫度淬火 將Crl2鋼加熱到960~980℃，油冷，淬火后硬度為62HRC以上。對Crl2MoV鋼，淬火溫度為1020~1050℃，油冷，淬火后硬度為62HRC以上。采用此種方法可使鋼獲得高硬度、高耐磨性和高精度尺寸，用于制作冷沖壓模具。
（2）較高溫度淬火及多次高溫回火 對Crl2鋼，加熱到1050~1100℃，油冷，淬火后硬度為42~50HRC。對Crl2MoV鋼，淬火溫度為1100~1150℃，油冷，淬火后硬度為42~50HRC。較高溫度淬火加上多次高溫回火，可以使鋼獲得高紅硬性和耐磨性，用于制作高溫下工作的模具。
Crl2型鋼淬火后應及時回火，回火溫度可以根據要求的硬度而定。對于要求高硬度的冷沖壓模具，回火溫度在150~170℃之間，回火后硬度在60HRC以上。對要求較高強度、硬度和一定韌性的冷沖壓模具，回火溫度取250~270℃，回火后硬度為58~60HRC。對于要求高沖擊韌性和一定硬度的冷沖壓模具，回火溫度可以提高到450℃左右，回火后硬度為55~58HRC, Crl2型鋼要避開275~375℃的回火脆性區。
(2)高碳中鉻鋼 主要有Cr6WV鋼、Cr4W2MoV鋼、Cr6MolV鋼。
(3)高速鋼 銅或鋁零件冷擠壓時，模具受力不太劇烈，一般可以采用Crl2型模具鋼。但黑色金屬冷擠壓時，受力劇烈，工作條件十分惡劣，對模具提出了更高的要求。因此需要采用更高級的模具鋼，如高速鋼來制造模具。
高速鋼熱處理后具有高的硬度和抗壓強度、良好的耐磨性，能滿足較為苛刻的冷擠壓條件。常用的冷擠壓高速鋼有W6 Mo5 Cr4 V2鋼、Wl8Cr4V鋼、6W6Mo5Cr4V鋼。Wl8Cr4V鋼具有良好的紅硬性，在600℃時仍具有較高的硬度和較好的韌性，但其碳化物較粗大，強度和韌性隨尺寸增大而下降。W6Mo5Cr4V2鋼具有良好的紅硬性和韌性，淬火后表面硬度可以達到64~66HRC，是一種含Mo低W的高速鋼，其碳化物顆粒較為細小，分布較均勻，強度和韌性較Wl8Cr4V鋼為好。
大多數高速鋼制作的冷擠壓（包括冷鐓）模具，可以采用略低于高速鋼刀具淬火溫度的溫度進行淬火，如Wl8Cr4V鋼采用1240~1250℃，W6 Mo5 Cr4 V2鋼采用1180~1200℃，然后在560℃進行三次回火。對于一些細長或薄壁的模具，要求有很高的韌性，則可以進一步降低淬火溫度，以提高其使用壽命。但低溫淬火后，高速鋼抗壓強度降低，不能用于高負荷模具，也會使耐磨性降低。常用冷擠壓高速鋼經過淬火和不同溫度回火熱處理后的硬度和沖擊韌性。
