ปริมาณคาร์บอนเป็นปัจจัยหลักในการกำหนดความแข็งความแข็งแรงและความต้านทานการสึกหรอของ แท่งเหล็กรอบเหล็ก - เหล็กกล้าเครื่องมือที่มีปริมาณคาร์บอนสูงกว่าโดยทั่วไปประมาณ 0.5% ถึง 1.5% นั้นยากและทนต่อการสึกหรอมากขึ้นทำให้เหมาะสำหรับการตัดเครื่องมือแม่พิมพ์และแม่พิมพ์ เหล็กกล้าคาร์บอนสูงเช่น D2 และ O1 นั้นใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับแอปพลิเคชันที่ทำงานเย็นซึ่งเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง อย่างไรก็ตามการเพิ่มขึ้นของปริมาณคาร์บอนสามารถนำไปสู่ความเหนียวที่ลดลงซึ่งทำให้เหล็กกล้าคาร์บอนต่ำกว่าเหมาะสำหรับการปลอมแปลงแม่พิมพ์หรือเครื่องมือกดซึ่งความต้านทานต่อผลกระทบมีความสำคัญมากกว่าความแข็ง ตัวอย่างเช่นเหล็กเครื่องมือ S7 มักใช้สำหรับเครื่องมือที่ต้องการทนต่อผลกระทบหนัก
โครเมียมเป็นองค์ประกอบการผสมที่สำคัญที่ช่วยเพิ่มความแข็งความต้านทานการสึกหรอและความต้านทานการกัดกร่อนของแท่งเหล็กรอบเหล็ก นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความสามารถในการแข็งตัวของเหล็กเพื่อให้มั่นใจถึงความแข็งที่สม่ำเสมอทั่วทั้งวัสดุในระหว่างการบำบัดความร้อน เหล็กกล้าเครื่องมือที่มีปริมาณโครเมียมที่สูงขึ้นเช่น D2 (เครื่องมือทำงานเย็น) และ H13 (เหล็กเครื่องมือทำงานร้อน) แสดงความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยมทำให้เหมาะสำหรับการขึ้นรูปเย็นและการใช้แม่พิมพ์ การปรากฏตัวของโครเมียมยังช่วยเพิ่มความต้านทานต่อความร้อนซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับเครื่องมือที่อยู่ภายใต้อุณหภูมิที่ผันผวนในการดำเนินงานเช่นการหล่อหรือการปลอม
โมลิบดีนัมช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูงความต้านทานการสึกหรอและความทนทานของเหล็กเครื่องมือ ด้วยการทำให้โครงสร้างของเหล็กเสถียรที่อุณหภูมิสูงโมลิบดีนัมทำให้มั่นใจได้ว่าวัสดุยังคงความแข็งแรงและความเหนียวแม้ในความร้อนสูง สถานที่ให้บริการนี้ทำให้เหล็กกล้าเครื่องมือที่อุดมไปด้วยโมลิบดีนัมเช่น H11 และ H13 เหมาะสำหรับเครื่องมือหล่อและการปลอมแปลงซึ่งพวกเขาสัมผัสกับอุณหภูมิและความเครียดสูง โมลิบดีนัมยังเพิ่มความต้านทานต่อความเหนื่อยล้าจากความร้อนซึ่งช่วยป้องกันการแตกร้าวหรือการเสียรูปภายใต้สภาวะความร้อนที่ผันผวน เป็นผลให้มันเป็นองค์ประกอบสำคัญในเหล็กกล้าเครื่องมือทำงานร้อนที่ใช้สำหรับการดำเนินงานโรงหล่อและงานโลหะ
วานาเดียมมีส่วนช่วยในการปรับปรุงความทนทานความต้านทานการสึกหรอและความแข็งแรงในเหล็กกล้าเครื่องมือ มันปรับแต่งโครงสร้างเมล็ดของเหล็กทำให้มันรุนแรงขึ้นและทนทานต่อการสึกหรอภายใต้การโหลดหนักหรือการทำงานความเร็วสูง เหล็กกล้าเครื่องมือที่ประกอบด้วยวานาเดียมเช่น M2 (เหล็กกล้าความเร็วสูง) มักใช้สำหรับเครื่องมือตัดการฝึกซ้อมและเครื่องกัดในขณะที่พวกเขายังคงรักษาขอบและประสิทธิภาพสูงในระหว่างการตัดเฉือนความเร็วสูง วานาเดียมยังช่วยเพิ่มความต้านทานความร้อนของเหล็กกล้าเครื่องมือทำให้สามารถทนต่ออุณหภูมิที่สูงขึ้นที่พบในการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงเช่นการตัดโลหะและการบด
นิกเกิลช่วยเพิ่มความเหนียวและความเหนียวช่วยให้เหล็กเครื่องมือดูดซับแรงกระแทกและต้านทานการแคร็ก นอกจากนี้ยังช่วยเพิ่มความต้านทานการกัดกร่อนซึ่งเป็นประโยชน์สำหรับเครื่องมือที่สัมผัสกับความชื้นหรือสารเคมี เหล็กกล้าเครื่องมือที่มีเนื้อหานิกเกิลสูงขึ้นเช่น S7 มักใช้ในแอปพลิเคชันที่ต้องทนต่อการต้านทานแรงกระแทกและความสามารถในการทนต่อผลกระทบหนักโดยไม่ล้มเหลว ลักษณะเหล่านี้ทำให้เหล็กกล้าเครื่องมือนิกเกิลที่ได้รับการผสมผสานเหมาะสำหรับเครื่องมือกด, ค้อน, หมัดและเครื่องมืออื่น ๆ ที่สัมผัสกับการโหลดและการกระแทกแบบไดนามิก
ทังสเตนถูกเพิ่มเข้าไปในเหล็กกล้าเครื่องมือเพื่อเพิ่มความแข็งแรงอุณหภูมิสูงความแข็งและความต้านทานการสึกหรอ ช่วยปรับปรุงความสามารถของเครื่องมือเหล็กในการรักษาประสิทธิภาพที่อุณหภูมิสูงซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับการตัดและการกัดความเร็วสูง เหล็กกล้าเครื่องมือที่มีทังสเตนเช่น T1 (เหล็กความเร็วสูง) ใช้ในเครื่องมือการตัดเฉือนที่การตัดอย่างรวดเร็วสร้างความร้อนที่สำคัญ ทังสเตนยังเพิ่มความต้านทานต่อการเสียดสีและการสึกหรอทำให้เหมาะสำหรับเครื่องมือที่ใช้ในการใช้งานที่มีการสัมผัสความเร็วสูงอย่างต่อเนื่องเช่นการฝึกซ้อมและใบมีดเลื่อย
