Kolinnehållet är en primär faktor för att bestämma hårdheten, styrkan och slitmotståndet hos verktygsstål runda staplar . Verktygsstål med högre kolinnehåll, vanligtvis cirka 0,5% till 1,5%, är svårare och mer slitstödande, vilket gör dem idealiska för att klippa verktyg, formar och dör. Högkolstål, som D2 och O1, används ofta för kalla arbetsapplikationer där hårdhet är av största vikt. En ökning av kolinnehållet kan emellertid leda till minskad seghet, vilket gör underkolstål mer lämpliga för smiddies eller pressverktyg, där motstånd mot påverkan är viktigare än hårdhet. Till exempel används S7 Tool Steel ofta för verktyg som måste tåla tunga effekter.
Krom är ett kritiskt legeringselement som förbättrar hårdheten, slitstyrkan och korrosionsbeständigheten hos verktygsstålstänger. Det förbättrar också stålets härdbarhet och säkerställer en enhetlig hårdhet över materialet under värmebehandling. Verktygsstål med högre krominnehåll, såsom D2 (kallt arbetsverktygsstål) och H13 (varmt arbetsverktygsstål), uppvisar utmärkt resistens mot oxidation och korrosion, vilket gör dem lämpliga för kallformning och mögelprogram. Närvaron av krom förbättrar också termisk trötthetsmotstånd, vilket är avgörande för verktyg som utsätts för fluktuerande temperaturer i operationer som gjutning eller smide.
Molybden förbättrar hög temperaturstyrka, slitstyrka och härdbarhet hos verktygsstål. Genom att stabilisera stålens struktur vid förhöjda temperaturer säkerställer molybden att materialet behåller sin styrka och seghet, även i extrem värme. Den här egenskapen tillverkar molybden-rika verktygsstål som H11 och H13 idealisk för gjutning och smideverktyg, där de utsätts för höga temperaturer och stress. Molybden ökar också motståndet mot termisk trötthet, vilket hjälper till att förhindra sprickor eller deformation under fluktuerande värmeförhållanden. Som ett resultat är det ett väsentligt element i heta arbetsverktygsstål som används för gjuterier och metallbearbetningsverksamhet.
Vanadium bidrar till förbättrad seghet, slitmotstånd och styrka i verktygsstål. Den förfinar stålens kornstruktur, vilket gör det tuffare och mer resistent att bära under tunga belastningar eller höghastighetsoperationer. Vanadiuminnehållande verktygsstål, såsom M2 (höghastighetsstål), används ofta för att klippa verktyg, borrar och fräsar, eftersom de upprätthåller kanthållning och hög prestanda under höghastighetsbearbetning. Vanadium förbättrar också värmemotståndet för verktygsstål, vilket gör att de kan motstå de förhöjda temperaturerna som uppstår i högpresterande applikationer som metallskärning och slipning.
Nickel förbättrar seghet och duktilitet, vilket gör att verktygsstål kan absorbera påverkan och motstå sprickbildning. Det förbättrar också korrosionsbeständighet, vilket är fördelaktigt för verktyg som utsätts för fukt eller kemikalier. Verktygsstål med högre nickelinnehåll, såsom S7, används ofta i applikationer som kräver chockmotstånd och förmågan att motstå tung påverkan utan misslyckande. Dessa egenskaper gör nickel-legerade verktygsstål idealiska för pressverktyg, hammare, stansar och andra verktyg som utsätts för dynamisk belastning och chock.
Volfram läggs till verktygsstål för att öka hög temperaturstyrka, hårdhet och slitmotstånd. Det förbättrar verktygets stål förmåga att upprätthålla prestanda vid förhöjda temperaturer, vilket är viktigt för höghastighetsskärning och fräsoperationer. Verktygsstål med volfram, såsom T1 (höghastighetsstål), används i bearbetningsverktyg där snabb skärning genererar betydande värme. Volfram ökar också motstånd mot nötning och slitage, vilket gör det idealiskt för verktyg som används i applikationer med kontinuerlig höghastighetskontakt, som borrar och sågblad.
