硬質合金是使用最廣泛的一類高速加工（HSM）刀具材料，此類材料是通過粉末冶金工藝生產的，由硬質碳化物（通常為碳化鎢WC）顆粒和質地較軟的金屬結合劑組成。目前，有數百種不同成分的WC基硬質合金，它們中大部分都採用鈷（Co）作為結合劑，鎳（Ni）和鉻（Cr）也是常用的結合劑元素，另外還可以添加其他一些合金元素。
不同種類的碳化鎢粉、混合料成分和金屬結合劑含量、晶粒長大抑制劑的類型和用量等的組合變化，構成了形形色色的硬質合金牌號。這些參數將決定硬質合金的顯微結構及其特性。某些特定的性能組合已成為一些特定加工用途的首選，從而使對多種硬質合金牌號進行分類具有了意義。
兩種最常用的、面向加工用途的硬質合金分類體系分別為C牌號體系和ISO牌號體系。儘管這兩種體系都不能完全反映影響硬質合金牌號選擇的材料特性，但它們提供了一個探討的起點。對於每種分類法，許多製造商都有它們自己的特殊牌號，由此產生了形形色色、五花八門的各種硬質合金牌號。
硬質合金牌號還可以按照成分來分類。碳化鎢（WC）牌號可分為三種基本類型：單純型、微晶型和合金型。單純型牌號主要由碳化鎢和鈷結合劑構成，但其中也可能含有少量晶粒長大抑制劑。微晶型牌號由碳化鎢和添加了幾千分之一碳化釩（VC）和（或）碳化鉻（Cr3C2）的鈷結合劑構成，其晶粒尺寸可達到1μm以下。合金型牌號則是由碳化鎢和含有百分之幾碳化鈦（TiC）、碳化鉭（TaC）和碳化鈮（NbC）的鈷結合劑構成，這些添加物又稱為立方碳化物，因為其燒結後的顯微結構呈現出不均勻的三相結構。
（1）單純型硬質合金牌號
用於金屬切削加工的此類牌號通常含有3%-12%的鈷（重量比）。碳化鎢晶粒的尺寸範圍通常在1-8μm之間。與其他牌號一樣，減小碳化鎢的細微性可以提高其硬度和橫向斷裂強度（TRS），但會降低其韌性。單純型牌號的硬度通常在HRA89-93.5之間；橫向斷裂強度通常在175-350ksi之間。此類牌號的粉料中可能含有大量回收再用的原料。
單純型牌號在C牌號體系中可分為C1-C4，在ISO牌號體系中可按K、N、S和H牌號系列進行分類。具有中間特性的單純型牌號可以歸類為通用牌號（如C2或K20），可用于車削、銑削、刨削和鏜削加工；晶粒尺寸較小或鈷含量較低、硬度較高的牌號可以歸類為精加工牌號（如C4或K01）；晶粒尺寸較大或鈷含量較高、韌性較好的牌號可以歸類為粗加工牌號（如C1或K30）。
用單純型牌號製造的刀具可用於切削加工鑄鐵、200和300系列不銹鋼、鋁和其他有色金屬、高溫合金和淬硬鋼。此類牌號還能應用於非金屬切削領域（如作為岩石和地質鑽探工具），這些牌號的晶粒尺寸範圍在1.5-10μm（或更大），鈷含量為6%-16%。單純型硬質合金牌號的另一種非金屬切削類用途是製造模具和沖頭，這些牌號通常具有中等大小的晶粒尺寸，鈷含量為16%-30%。
（2）微晶型硬質合金牌號
此類牌號通常含有6%-15%的鈷。在液相燒結時，添加的碳化釩和（或）碳化鉻可以控制晶粒長大，從而獲得細微性小於1μm的細晶粒結構。這種微細晶粒牌號具有非常高的硬度和500ksi以上的橫向斷裂強度。高強度與足夠的韌性相結合，使此類牌號的刀具可以採用更大的正前角，從而能通過切削而不是推擠金屬材料來減小切削力和產生較薄的切屑。
通過在牌號硬質合金粉料的生產中對各種原材料進行嚴格的品質鑒定，以及對燒結工藝條件實施嚴格的控制，防止在材料顯微結構中形成非正常的大晶粒，就能獲得適當的材料性能。為了保持晶粒尺寸細小且均勻一致，只有在能對原料和回收工藝進行全面控制，以及實施廣泛品質檢測的情況下，才能使用回收的再生粉料。
微晶型牌號可在ISO牌號體系中可按M牌號系列進行分類，除此以外，在C牌號體系和ISO牌號體系中的其他分類方法與單純型牌號相同。微晶牌號可用於製造切削較軟工件材料的刀具，因為這種刀具的表面可以加工得非常光滑，並能保持極其鋒利的切削刃。
微晶牌號刀具還能用於加工鎳基超級合金，因為這種刀具能夠承受高達1200℃的切削溫度。對於高溫合金和其他特殊材料的加工，採用微晶牌號刀具和含釕的單純牌號刀具，能夠同時提高其耐磨性、抗變形能力和韌性。微晶牌號還適合製造會產生剪切應力的旋轉刀具（如鑽頭）。有一種鑽頭採用複合牌號的硬質合金製造，在同一支鑽頭的特定部位，材料中的鈷含量各不相同，從而根據加工需要優化了鑽頭的硬度和韌性。
（3）合金型硬質合金牌號
此類牌號主要用於切削加工鋼件，其鈷含量通常為5%-10%，晶粒尺寸範圍為0.8-2μm。通過添加4%-25%的碳化鈦（TiC），可以減小碳化鎢（WC）擴散到鋼屑表面的傾向。通過添加不超過25%的碳化鉭（TaC）和碳化鈮（NbC），可以改善刀具的強度、抗月牙窪磨損能力和耐熱衝擊性。添加此類立方碳化物還能提高刀具的紅硬性，在重載切削或切削刃會產生高溫的其他加工中，有助於避免刀具發生熱變形。此外，碳化鈦在燒結過程中能提供成核位置，改善立方碳化物在工件中的分佈均勻性。
一般來說，合金型硬質合金牌號的硬度範圍為HRA91-94，橫向斷裂強度為150-300ksi。與單純型牌號相比，合金型牌號的耐磨料磨損性能較差，且強度較低，但其耐粘結磨損的性能更好。合金型牌號在C牌號體系中可分為C5-C8，在ISO牌號體系中可按P和M牌號系列進行分類。具有中間特性的合金型牌號可以歸類為通用牌號（如C6或P30），可用于車削、攻絲、刨削和銑削加工。硬度最高的牌號可以歸類為精加工牌號（如C8和P01），用於精車和鏜削加工。這些牌號通常具有較小的晶粒尺寸和較低的鈷含量，以獲得所需要的硬度和耐磨性。不過，通過添加較多的立方碳化物也能獲得類似的材料特性。韌性最好的牌號可以歸類為粗加工牌號（如C5或P50）。這些牌號通常具有中等大小的細微性和高鈷含量，立方碳化物的添加量也較少，以通過抑制裂紋擴展而獲得所需要的韌性。在斷續車削加工中，通過採用上述刀具表面具有較高鈷含量的富鈷牌號，還可以進一步提高切削性能。
碳化鈦含量較低的合金型牌號用於切削加工不銹鋼和可鍛鑄鐵，但也可用於加工有色金屬（如鎳基超級合金）。這些牌號的晶粒尺寸通常小於1μm，鈷含量為8%-12%。硬度較高的牌號（如M10）可用于車削加工可鍛鑄鐵；而韌性較好的牌號（如M40）可用於銑削和刨削鋼件，或者用於車削不銹鋼或超級合金。
合金型硬質合金牌號還能用於非金屬切削類用途，主要用於製造耐磨零件。這些牌號的細微性通常為1.2-2μm，鈷含量為7%-10%。在生產這些牌號時，通常會加入很大比例的回收原料，從而在耐磨零件的應用中獲得較高的成本效益。耐磨零件需要具有很好的耐腐蝕性和較高的硬度，在生產此類牌號時，可以通過添加鎳和碳化鉻來獲得這些性能。
