Alatni čelik je vrsta čelika s mehaničkim svojstvima koja ga čine poželjnim materijalom za alate. Alatni čelici su vrijedni pažnje zbog svoje tvrdoće, sposobnosti držanja oštrog ruba ili otpornosti na oštećenja od habanja i deformacije. Postoji niz legiranih i ugljičnih čelika, obično izrađenih proizvodom toplinske obrade i gašenja, koji su prikladni kao alatni čelici. Alatni čelik izrađuje se u mnogo različitih razreda i može se koristiti za izradu alata kao što su kalupi za štancanje, građevinska oprema i sjekire. Osim za izradu alata, koristi se iu drugim aplikacijama koje zahtijevaju materijale s mehaničkim svojstvima alatnog čelika.
Različiti razredi alatnog čelika često se klasificiraju prema sustavu koji se naziva SAE razredi čelika ili AISI/SAE razredi čelika, koji su kreirali Society of Automotive Engineers (sada SAE International) i American Iron and Steel Institute. Svaku vrstu čelika kategorizira slovom koje označava njegova svojstva ili način proizvodnje, kao što je W-razred za čelik otvrdnut u vodi ili S-razred za čelik otporan na udarce. Svaka vrsta čelika unutar ovih širokih kategorija tada dobiva pojedinačni broj koji slijedi nakon slova.
Najčešći oblik alatnog čelika je W-grade, oblik ugljičnog čelika popularan zbog svoje niske cijene. Neke vrste čelika W-grade također uključuju silicij, molibden ili mangan kako bi se povećala žilavost čelika. Naziva se otvrdnutim u vodi jer se voda koristi tijekom gašenja, koraka u procesu proizvodnje mnogih čelika u kojem se temperatura zagrijanog čelika brzo smanjuje. Alatni čelik W razreda je tvrd, ali ima tendenciju da bude krhak i ne podnosi dobro temperature iznad 302° F (150° C). Čelici za alate W-razreda obično se koriste za izradu oštrica kao što su oštrice i britve; dijelovi strojeva za strojeve koji ne nailaze ili ne proizvode visoke temperature; i alati kao što su čekići, bušilice i dlijeta.
Razredi A, O i D su čelici proizvedeni hladnom obradom, postupkom u kojem je čelik podvrgnut mehaničkom naprezanju sve dok ne podvrgne plastičnoj deformaciji, trajnoj promjeni mikrostrukture čelika. Ovaj proces povećava vlačnu čvrstoću i tvrdoću čelika dok snižava njegovu duktilnost, a rezultirajući oblici čelika obično se koriste u svrhe kao što su oštrice i alatni strojevi. Čelik O-razreda je kaljen u ulju, dok je A-razred kaljen na zraku, metode koje proizvode manje izobličenja u čeliku od kaljenja u vodi. Čelik D razreda sadrži veliku količinu kroma, koji čini 10 do 18 posto legure. Osim kroma, čelici razreda A, O i D često su legirani s drugim metalima, uključujući mangan, volfram i vanadij, te s nemetalima kao što su sumpor i fosfor.
Čelik H-razreda je alatni čelik za vruću obradu, nastao izazivanjem plastične deformacije čelika kroz produženo izlaganje visokim temperaturama. Ovi čelici imaju visoku čvrstoću i tvrdoću, ali neznatna izobličenja zbog procesa hlađenja i termičkog skupljanja čine ih manje prikladnim od čelika za hladno obradu za primjene s vrlo malim tehničkim tolerancijama. Krom, volfram i molibden uobičajeni su legirajući elementi u čelicima ovog razreda.
T i M razredi su vrste brzoreznog čelika, koji se odlikuje sposobnošću zadržavanja visoke tvrdoće pri visokim temperaturama. Ovo svojstvo čini ga vrlo prikladnim za upotrebu u alatima za rezanje na električni pogon i kalupima za utiskivanje, gdje njegova otpornost na toplinu proizvedenu trenjem omogućuje rad pri većim brzinama od ostalih čelika. Čelik T-razreda nazvan je po visokom udjelu volframa, dok čelik M-razreda sadrži veliku količinu molibdena. Dodatni legirajući elementi uobičajeni u ovim čelicima uključuju vanadij, krom i kobalt.
Čelici S razreda su alatni čelici koji se razlikuju po svojoj visokoj otpornosti na udarce. Imaju manje ugljika od ostalih legura čelika, što smanjuje njihovu otpornost na habanje, ali povećava njihovu žilavost. Čelik S-razreda koristi se u opremi kao što su udarni čekići koji moraju biti u stanju izdržati teške udare.
Neke vrste alatnog čelika imaju vrlo specijalizirane karakteristike ili namjene. Čelik F razreda je vrsta čelika kaljenog u vodi, poput čelika razreda W, ali ima vrhunsku otpornost na habanje. Čelik P-razreda ili plastični čelik za kalupe koristi se u strojevima za brizganje i tlačno lijevanje. L-grade, ili niskolegirani čelik posebne namjene, vrlo je čvrsta vrsta čelika koja ima malo legiranog materijala i vrlo visok sadržaj željeza.