Obsah uhlíka je primárnym faktorom pri určovaní tvrdosti, pevnosti a odolnosti proti opotrebeniu Oceľové guľaté pruhy . Ocelá s nástrojmi s vyšším obsahom uhlíka, zvyčajne okolo 0,5% až 1,5%, sú tvrdšie a viac odolné voči opotrebeniu, vďaka čomu sú ideálne na rezanie nástrojov, plesní a matríc. Vysoko uhlíkové ocele, napríklad D2 a O1, sa široko používajú pre funkčné aplikácie za studena, kde je tvrdosť prvoradá. Zvýšenie obsahu uhlíka však môže viesť k zníženej húževnatosti, vďaka čomu sú ocele s nižším uhlím vhodnejšie na kovanie matríc alebo tlačových nástrojov, kde odpor proti nárazu je dôležitejšia ako tvrdosť. Napríklad oceľ s náradím S7 sa často používa na nástroje, ktoré musia odolať ťažkým dopadom.
Chróm je kritický legovací prvok, ktorý zvyšuje tvrdosť, odolnosť proti opotrebeniu a odolnosť proti korózii nástrojových oceľových guľatých stĺpcov. Zlepšuje tiež tvrdosť z ocele a zaisťuje rovnomernú tvrdosť naprieč materiál počas tepelného spracovania. Ocelá s nástrojmi s vyšším obsahom chrómu, ako je D2 (oceľová pracovná oceľ na studenú prácu) a H13 (Hot Work Tool Ocel), vykazujú vynikajúcu odolnosť voči oxidácii a korózii, vďaka čomu sú vhodné na formovanie chladu a aplikácie na tvorbu plesní. Prítomnosť chrómu tiež zvyšuje rezistenciu na tepelnú únavu, čo je rozhodujúce pre nástroje podrobené kolísajúcemu teplotám v operáciách, ako je odlievanie alebo kovanie.
Molybdén zlepšuje pevnosť vysokej teploty, odolnosť proti opotrebeniu a stvrdnuteľnosť nástrojovej ocele. Stabilizáciou štruktúry ocele pri zvýšených teplotách molybdén zaisťuje, že materiál si zachováva svoju pevnosť a húževnatosť, dokonca aj v extrémnom teple. Vďaka tejto vlastnosti je nástroj nástrojov bohatých na molybdén, ako sú H11 a H13, ideálne na nástroje na preliatie a kovanie, kde sú vystavené vysokým teplotám a stresu. Molybdén tiež zvyšuje rezistenciu na tepelnú únavu, čo pomáha predchádzať praskaniu alebo deformácii pri kolísajúcich tepelných podmienkach. Výsledkom je, že je to nevyhnutný prvok v ocele Hot Work Tool, ktoré sa používajú na zlievárni a kovové operácie.
Vanadium prispieva k zlepšeniu húževnatosti, odolnosti proti opotrebeniu a pevnosti v ocele nástroja. Vylepšuje štruktúru zŕn ocele, vďaka čomu je tvrdšia a odolnejšia voči opotrebovaniu pri ťažkých zaťaženiach alebo vysokorýchlostných operáciách. Ocelá obsahujúce vanádom, ako je M2 (vysokorýchlostná oceľ), sa bežne používajú na rezanie nástrojov, vŕtačiek a frézovacích nožov, pretože počas vysokorýchlostného obrábania udržiavajú retenciu hrán a vysoký výkon. Vanadium tiež zvyšuje tepelný odpor ocelí nástrojov, čo im umožňuje vydržať zvýšené teploty, ktoré sa vyskytujú vo vysokovýkonných aplikáciách, ako je rezanie a brúsenie kovov.
Nikel zlepšuje húževnatosť a ťažnosť, čo umožňuje nástrojovej ocele absorbovať náraz a odolávať praskaniu. Zvyšuje tiež odolnosť proti korózii, ktorá je prospešná pre nástroje vystavené vlhkosti alebo chemikáliách. Ocelá s nástrojmi s vyšším obsahom niklu, ako je S7, sa bežne používajú v aplikáciách, ktoré si vyžadujú odolnosť voči šoku a schopnosť odolávať veľkému dopadu bez zlyhania. Vďaka týmto charakteristikám je nikel zložené ocele nástrojov ideálne pre tlačové nástroje, kladivá, údery a ďalšie nástroje vystavené dynamickému zaťaženiu a šoku.
Volfrám sa pridá do ocelí nástrojov, aby sa zvýšila pevnosť, tvrdosť a odolnosť proti opotrebeniu. Zlepšuje schopnosť nástrojovej ocele udržiavať výkon pri zvýšených teplotách, čo je nevyhnutné pre vysokorýchlostné rezanie a mletie. Ocelá s nástrojmi s volfrámom, ako je T1 (vysokorýchlostná oceľ), sa používajú pri obrábaní nástrojov, kde rýchle rezanie vytvára podstatné teplo. Volfrám tiež zvyšuje odolnosť proti oderu a opotrebeniu, vďaka čomu je ideálny pre nástroje používané v aplikáciách s kontinuálnym vysokorýchlostným kontaktom, ako sú vŕtačky a pílové čepele.
