"Strumento di acciaio" è il termine usato per descrivere uno qualsiasi dei vari acciai ad alto tenore di carbonio che, una volta temperato o trattato termicamente, mostrano notevole durezza, resistenza e resistenza all'usura. Elementi di lega, come cromo, vanadio, tungsteno e molibdeno, vengono aggiunti al durevole di strumento d'acciaio per formare composti in metallo duro, resistente all'usura che rendono in acciaio sempre più difficile e più.
Carbonio
La presenza di carbonio, in genere ad una concentrazione di tra 0,2 per cento e 1,3 per cento in peso, è essenziale per acciaio da utensili. Carbonio aumenta la durezza, resistenza alla trazione e resistenza all'usura, ma fa diminuire la duttilità, lavorabilità e durezza. Il livello di carbonio in acciaio da utensili può essere registrato per dare l'acciaio determinate proprietà. Ad esempio, acqua-indurimento acciaio da utensili si basa sul tenore di carbonio relativamente alto – in genere tra 0,7 per cento e 1,3 per cento in peso – per le sue proprietà utili (principalmente usura-resistenza) a scapito di tenacità.
Cromo
Cromo è aggiunto all'acciaio per utensili per aumentare la temprabilità, resistenza termica e prestazioni di taglio. Cromo si combina con atomi di carbonio nell'acciaio strumento durante la ricottura – il processo in cui l'acciaio è riscaldata e quindi raffreddato per renderlo meno fragile – per formare i diversi tipi di carburi di cromo, a seconda della quantità di cromo aggiunto. Acciaio da utensili contiene in genere tra 4 e 12% di cromo, di peso.
Vanadio
Originariamente, vanadio è stato aggiunto all'acciaio strumento per rimuovere le impurità e ridurre la quantità di azoto disciolto nella matrice di atomi di ferro. Tuttavia, ora è conosciuto che il vanadio combina con atomi di carbonio di carburi duro, termicamente stabile forma, aumentando non solo la durezza, durata e prestazioni di taglio di acciai per utensili, ma anche la facilità con cui può essere forgiato e martellato in forma. L'aggiunta di troppo vanadio di acciaio per utensili rendono molto difficile macinare.
Tungsteno e molibdeno
A livello atomico, tungsteno e molibdeno sono simili e producono risultati simili quando aggiunto a acciaio per utensili. Tungsteno aumenta la resistenza dell'acciaio per utensili al rammollimento alle temperature elevate (anche conosciuto come "durezza a caldo") e forme carburi duro, resistente all'usura; molibdeno migliora le proprietà di temprabilità e tenacità. Il molibdeno è meno costoso di tungsteno ed è spesso usato come un sostituto per esso, anche se il trattamento termico di acciaio molibdeno è più difficile di quello in acciaio che incorpora tungsteno. Acciaio da utensili contiene solo piccole quantità di tungsteno o molibdeno, in genere tra 1 e il 2% in peso.