Sadržaj ugljika glavni je faktor u određivanju tvrdoće, snage i otpornosti na habanje Okružne šipke s alatom . Alatni čelici s većim sadržajem ugljika, obično oko 0,5% do 1,5%, tvrđi su i otporniji na habanje, što ih čini idealnim za rezanje alata, kalupa i matrice. Čelici visokog ugljika, poput D2 i O1, naširoko se koriste za hladne radne aplikacije gdje je tvrdoća najvažnija. Međutim, povećanje sadržaja ugljika može dovesti do smanjene žilavosti, što čelike s nižim ugljikom čini prikladnijim za kovanje matrica ili alata za tisak, gdje je otpor na utjecaj važniji od tvrdoće. Na primjer, čelik S7 Alat često se koristi za alate koji trebaju izdržati velike utjecaje.
Krom je kritični legirajući element koji povećava tvrdoću, otpornost na habanje i korozijsku otpornost na okrugle šipke od alata. Također poboljšava stvrdljivost čelika, osiguravajući ujednačenu tvrdoću preko materijala tijekom toplinske obrade. Alatni čelici s većim sadržajem kroma, poput D2 (Cold Working Alat Steel) i H13 (čelik s vrućim radnim alatom), pokazuju izvrsnu otpornost na oksidaciju i koroziju, što ih čini prikladnim za hladno formiranje i primjenu kalupa. Prisutnost kroma također pojačava otpornost na toplinski umor, što je ključno za alate podvrgnute fluktuiranju temperatura u operacijama poput lijevanja ili kovanja.
Molibden poboljšava čvrstoću visoke temperature, otpornost na habanje i otvrdljivost alatnog čelika. Stabiliziranjem čelične konstrukcije na povišenim temperaturama, molibden osigurava da materijal zadržava svoju čvrstoću i žilavost, čak i u ekstremnoj toplini. Ovo svojstvo čini čelike alata bogate molibdenom poput H11 i H13 idealnim za alate za lijevanje i kovanje, gdje su izloženi visokim temperaturama i stresu. Molibden također povećava otpornost na toplinski umor, što pomaže u sprječavanju pucanja ili deformacije u fluktuirajućim toplinskim uvjetima. Kao rezultat, to je bitan element u čelicima s vrućim radnim alatima koji se koriste za lijeve i operacije obrade metala.
Vanadium doprinosi poboljšanoj žilavosti, otpornosti na habanje i snazi u čeliku s alatima. Usavršava zrna čelika, što ga čini čvršćim i otpornijim za nošenje pod velikim opterećenjima ili brzim operacijama. Alatni čelici koji sadrže vanadij, kao što je M2 (brzi čelik), obično se koriste za rezanje alata, bušilica i klizača, jer održavaju zadržavanje ruba i visoke performanse tijekom strogosti obrade. Vanadium također pojačava toplinsku otpornost na čelike alata, omogućujući im da izdrže povišene temperature koje se susreću u aplikacijama visokih performansi poput rezanja metala i brušenja.
Nikal poboljšava žilavost i duktilnost, omogućujući čelični alat da apsorbira utjecaj i odupire pucanje. Također povećava otpornost na koroziju, što je korisno za alate izložene vlazi ili kemikalijama. Alatni čelici s većim sadržajem nikla, kao što je S7, obično se koriste u aplikacijama koje zahtijevaju otpor udara i mogućnost izdržavanja snažnog utjecaja bez neuspjeha. Ove karakteristike čine nikl-ležirane alatne čelik idealnim za alate za tisak, čekiće, udarce i druge alate izložene dinamičnom utovara i udara.
Volfram se dodaje u alatne čelike kako bi se povećala čvrstoća visoke temperature, tvrdoća i otpornost na habanje. Poboljšava sposobnost čelika alata da održava performanse na povišenim temperaturama, što je neophodno za velike brzine rezanja i glodanja. Alatni čelici s volfram, poput T1 (brzi čelik), koriste se u alatima za obradu gdje brzo rezanje stvara značajnu toplinu. Volfram također povećava otpornost na abraziju i habanje, što ga čini idealnim za alate koji se koriste u primjenama s kontinuiranim brzim kontaktom, poput bušilica i pila.
