Karboninnholdet er en primær faktor for å bestemme hardheten, styrken og slitasje motstanden til Verktøystål runde barer . Verktøystål med høyere karboninnhold, typisk rundt 0,5% til 1,5%, er vanskeligere og mer slitasje-motstandsdyktige, noe som gjør dem ideelle for skjæreverktøy, muggsopp og dør. Stål med høy karbon, som D2 og O1, er mye brukt til kaldt arbeidsapplikasjoner der hardhet er avgjørende. Imidlertid kan en økning i karboninnhold føre til redusert seighet, noe som gjør stål med lavere karbon mer egnet for å smi dyse eller presseverktøy, der motstand mot påvirkning er viktigere enn hardhet. For eksempel brukes S7 -verktøystål ofte til verktøy som må tåle tunge påvirkninger.
Krom er et kritisk legeringselement som forbedrer hardheten, slitestyrken og korrosjonsmotstanden til runde stenger for verktøystål. Det forbedrer også stålets herdbarhet, og sikrer en jevn hardhet på tvers av materialet under varmebehandling. Verktøystål med høyere krominnhold, for eksempel D2 (kaldt arbeidsverktøystål) og H13 (varmt arbeidsverktøystål), viser utmerket motstand mot oksidasjon og korrosjon, noe som gjør dem egnet for kaldforming og muggproduksjonsapplikasjoner. Tilstedeværelsen av krom forbedrer også termisk utmattelsesmotstand, noe som er avgjørende for verktøy som er utsatt for svingende temperaturer i operasjoner som støping eller smiing.
Molybden forbedrer høye temperaturstyrken, slitestyrken og herdbarheten til verktøystål. Ved å stabilisere stålets struktur ved forhøyede temperaturer, sikrer molybden at materialet beholder sin styrke og seighet, selv i ekstrem varme. Denne egenskapen gjør molybdenrike verktøystål som H11 og H13 ideelle for støpende og smitende verktøy, der de blir utsatt for høye temperaturer og stress. Molybden øker også motstanden mot termisk tretthet, noe som hjelper til med å forhindre sprekker eller deformasjon under svingende varmeforhold. Som et resultat er det et essensielt element i varmt arbeidsverktøystål som brukes til støperier og metallbearbeidingsoperasjoner.
Vanadium bidrar til forbedret seighet, slitasje motstand og styrke i verktøystål. Den foredler kornstrukturen til stålet, noe som gjør det tøffere og mer motstandsdyktig mot slitasje under tunge belastninger eller høyhastighetsoperasjoner. Vanadiumholdige verktøystål, for eksempel M2 (høyhastighetsstål), brukes ofte til å skjære verktøy, øvelser og fresingskuttere, da de opprettholder kantretensjon og høy ytelse under høyhastighets maskinering. Vanadium forbedrer også varmemotstanden til verktøystål, slik at de tåler de forhøyede temperaturene som oppstår i høyytelsesapplikasjoner som metallskjæring og sliping.
Nikkel forbedrer seighet og duktilitet, slik at verktøystål kan absorbere påvirkning og motstå sprekker. Det forbedrer også korrosjonsresistens, noe som er gunstig for verktøy utsatt for fuktighet eller kjemikalier. Verktøystål med høyere nikkelinnhold, for eksempel S7, brukes ofte i applikasjoner som krever sjokkmotstand og evnen til å motstå kraftig innvirkning uten svikt. Disse egenskapene gjør at nikkellegerte verktøystål er ideelle for presseverktøy, hammere, slag og andre verktøy utsatt for dynamisk belastning og sjokk.
Wolfram tilsettes til verktøystål for å øke høytemperaturstyrken, hardheten og slitestyrken. Det forbedrer verktøyet ståls evne til å opprettholde ytelse ved forhøyede temperaturer, noe som er essensielt for høyhastighets skjære- og freseoperasjoner. Verktøystål med wolfram, for eksempel T1 (høyhastighetsstål), brukes i maskineringsverktøy der rask skjæring genererer betydelig varme. Tungsten øker også motstanden mot slitasje og slitasje, noe
