モリブデン（Mo）は、工具鋼や高速度鋼（HSS）において、タングステンの費用対効果の高い代替元素として初めて使用されました。Moはタングステンの約半分の原子量を持ち、1%のモリブデンは2%のタングステンに相当します。Moは工具鋼の硬度と耐摩耗性を向上させ、変形や亀裂を起こさずに急速に冷却できない大型で複雑な金型においても、「臨界冷却速度」を低下させることで最適なマルテンサイト組織の形成を促進します。また、Moはクロムなどの元素と協働して、非常に硬く耐摩耗性に優れた炭化物を大量に生成します。高グレードの工具鋼には、より高いMo含有量が求められます。これらの高合金鋼は、幅広い温度範囲で高い硬度、高強度、優れた靭性が求められる金属部品の機械加工、切削、成形に使用できます。
高温クリープによる損傷に耐えるため、モリブデンは高速工具鋼によく添加されます。高温クリープは一般的に拡散制御であり、モリブデンの添加はクリープ速度の低減に非常に効果的です。γ'Ni3(Al, Ti)相が析出する時効硬化合金の場合、モリブデンの添加はマトリックスを強化し、マトリックスとγ'相間の格子不整合を低減するため、析出相の安定性が向上します。高速鋼は、モリブデン、タングステン、バナジウムを7%以上、炭素を0.60%以上含有する工具鋼と定義され、高速切削能力を表します。1950年代までは、タングステンを18%含有する高速鋼T1が好ましい切削鋼でしたが、制御雰囲気熱処理炉の開発により、タングステンの一部または全部をモリブデンに置き換えることが可能かつ経済的になりました。モリブデン含有量と工具鋼の関係は次のようになります。
| 鋼の種類 | Moコンテンツ |
| プラスチック金型鋼 | <0.5 |
| 冷間加工用モールド鋼 | 0.5-1.0 |
| 熱間金型鋼 | <3.0 |
5〜10％のMoを添加すると、HSSの硬度と靭性を効果的に最大化し、金属の切断によって発生する高温でこれらの特性を維持できます。 鉄とクロムの一次炭化物のサイズが急速に増加すると、鋼は柔らかくなり、もろくなります。 Moがバナジウムと結合している場合、炭化物を高温でより安定した小さな二次炭化物に変換することにより、この影響を最小限に抑えます。
HSSの優れた切削特性は、摩擦を低減し耐摩耗性を向上させる薄型硬質炭化チタンコーティングを用いることでさらに強化され、切削速度と工具寿命の向上を実現しています。Mo含有高速度鋼は高温下でも優れた耐摩耗性を持ち、自動車用バルブシートリングやカムリングなどの新規用途に最適な材料です。また、ドリル、フライス、歯車カッター、鋸刃など、様々な切削工具の製造にも使用できます。
