Įrankinio plieno sudėtyje yra daug anglies, paprastai daugiau nei 0,5 % masės. Anglies funkcija yra generuoti karbidus plieno matricoje, taip padidinant plieno kietumą. Šis karbidas padidina medžiagos atsparumą dilimui, todėl ji tampa kietesnė ir tvirtesnė.
Įrankių pliene paprastai yra chromo, vanadžio, volframo, molibdeno ir kitų elementų. Jie turi didelę reikšmę gerinant plieno atsparumą dilimui, kietumą ir atsparumą. Pavyzdžiui, chromas gali padidinti atsparumą korozijai, o volframas ir molibdenas gali padidinti kietumą ir atsparumą dilimui.
Naudojant didelio tikslumo terminio apdorojimo technologiją, įrankių plienas gali turėti didelį stiprumą ir kietumą. Įrankių plienas paprastai kaitinamas iki tam tikros temperatūros ir greitai sukietinamas naudojant aušinimo terpę, tokią kaip aliejus arba vanduo. Šis greitas aušinimas „užšaldo“ atominę plieno sudėtį, todėl jis tampa kietesnis. Vėlesnis grūdinimas (žemesnėje temperatūroje) pasiekia kietumo ir kietumo pusiausvyrą, todėl plienas yra tvirtesnis ir patvaresnis.
