炭素含有量は、の硬度、強度、耐摩耗性を決定する主な要因です ツールスチールラウンドバー 。炭素含有量が多いツール鋼は、通常0.5％から1.5％前後で、耐摩耗性が高く、切削工具、金型、ダイに最適です。 D2やO1のような高炭素鋼は、硬度が最も重要な冷たい作業用途に広く使用されています。ただし、炭素含有量の増加は靭性の低下につながる可能性があり、これにより、低炭素鋼が鍛造やプレスツールに適しています。たとえば、S7ツールスチールは、多くの場合、大きな衝撃に耐える必要があるツールに使用されます。
クロムは、ツールスチールラウンドバーの硬度、耐摩耗性、耐食性を高める重要な合金要素です。また、鋼の硬化性を改善し、熱処理中に材料全体で均一な硬度を確保します。 D2（コールドワークツールスチール）やH13（ホットワークツールスチール）など、より高いクロム含有量を備えたツール鋼は、酸化と腐食に対する優れた耐性を示し、コールドフォーミングやカビ製造アプリケーションに適しています。また、クロムの存在は熱疲労抵抗を強化します。これは、鋳造や鍛造などの操作の変動温度にさらされるツールにとって重要です。
モリブデンは、高温強度、耐摩耗性、およびツール鋼の硬化性を改善します。高温で鋼の構造を安定させることにより、モリブデンは、材料が極端な熱でも強度と靭性を保持することを保証します。この特性により、H11やH13などのモリブデンが豊富なツール鋼を、高温やストレスにさらされるダイキャスティングや鍛造ツールに最適です。モリブデンはまた、熱疲労に対する耐性を増加させます。これは、変動する熱条件下での亀裂や変形を防ぐのに役立ちます。その結果、ファウンドリとメタルワーキング操作に使用されるホットな作業ツール鋼の重要な要素です。
バナジウムは、ツール鋼の靭性、耐摩耗性、強度の改善に貢献しています。鋼の穀物構造を改良し、重い負荷や高速操作の下での摩耗に対してより硬く耐性があります。 M2（高速鋼）などのバナジウムを含むツール鋼は、高速加工中にエッジの保持と高性能を維持するため、切削工具、ドリル、および製粉カッターに一般的に使用されます。また、バナジウムは工具鋼の耐熱性を高め、金属切断や研削などの高性能用途で遭遇した高温に耐えることができます。
ニッケルは靭性と延性を改善し、ツールスチールが衝撃を吸収し、亀裂に抵抗することを可能にします。また、耐食性を高めます。これは、水分や化学物質にさらされるツールに有益です。 S7などのニッケル含有量が高いツール鋼は、衝撃耐性と障害なしに大きな衝撃に耐える能力を必要とするアプリケーションで一般的に使用されています。これらの特性により、プレスツール、ハンマー、パンチ、および動的荷重とショックにさらされたその他のツールに最適なニッケル合金ツール鋼が理想的です。
タングステンはツール鋼に追加され、高温強度、硬度、耐摩耗性を高めます。高速切断およびフライス式の操作に不可欠な、高温で性能を維持するツールスチールの能力が向上します。 T1（高速鋼）などのタングステンを備えたツール鋼は、迅速な切断がかなりの熱を生成する機械加工ツールで使用されます。タングステンはまた、耐摩耗性と摩耗に対する耐性を高め、ドリルやソーブレードなど、連続高速接触を持つアプリケーションで使用されるツールに最適です。
