Сталь — это сплав железа (Fe) с углеродом (C), а также другими химическими элементами. Среди основных особенностей стали — способность деформироваться под воздействием ковки. Углерода в стали должно быть от 0,022% до 2,14%. Чем больше в стали углерода, тем она прочнее и твёрже и тем менее она пластичная и вязкая.  Если углерода  мало — это жесть,  если много — то чугун.

Легирующие добавки — это специальные примеси, которые сталевары  в заранее определённых количествах вводят для того, чтобы повысить требуемые свойства, например, прочность стали, её коррозийную стойкость,  а также — понизить её хрупкость.  Легирующими  добавками обычно служат никель, хром, ванадий, азот, некоторые  другие химические элементы. Легированные стали, имеющие в своём составе добавки, соответствующим образом — буквами и цифрами — маркируются. Легированные стали с многими различными маркировками, а, значит, и каждый раз с другими добавками — это то, что делает стальной японский ножи совершенно уникальным явлением в мировой технологии их изготовления. Лезвия японских ножей часто — это несколько десятков тончайших стальных полосок, приваренных друг к другу, в результате чего получается изделие, равных которому нет и долго ещё не будет.

Типы стали — в зависимости от количества содержания легирующих добавок, могут быть низколегированными (когда в них легирующих элементов не более 4%), среднелегированными (11% легирующих элементов) и высоколегированными (с содержанием легирующих элементов свыше 11%). В легированных и высоколегированных сталях легирующих и прочих добавок не должно быть больше 55%, продукт, в котором железа и углерода меньше 45%, уже не считается сталью, и это уже другой материал, в котором и железо, и углерод — всего лишь добавки. Ещё стали подразделяются на конструкционные и инструментальные. Быстрорежущая сталь – разновидность последней, т.е. инструментальной.

Неметаллические включения — добавки, которые попадают в сталь в зависимости того, каким из способов эту сталь варили.  По содержанию разного рода неметаллических примесей стали классифицируются на особо высококачественные, высококачественные, качественные и обыкновенного качества.

Твёрдость стали — одно из основных свойств стали, наряду с прочностью, вязкостью, пластичностью, а также удельным весом, удельной теплоёмкостью, теплопроводностью, некоторыми другими. Существует несколько методов измерения твёрдости стали, как и других металлов и сплавов. Однако что касается твёрдости стали, из которой изготавливаются ножи, то здесь чаще всего ориентируются на показания приборов Роквелла. Приборы Роквелла есть как с ручным, так и электрическим приводом. Согласно шкале Роквелла, сталь охотничьих ножей должна обладать твёрдостью в диапазоне от 57 до 62 HRC, где цифры — число твёрдости, HR —собственно твёрдость по Роквеллу, а С — шкала твёрдости. Оптимальная твёрдость для ножей, причём, не только для охотничьих, но и для кухонных, должна быть в пределах 57-59 HRC, однако на деле большинство кухонных ножей «опускаются» до показателя твёрдости своих стальных компонентов в 48 HRC, в результате обладатели таких ножей вынуждены точить их едва ли не каждый день.

Прочность стали — одно из основных свойств стали, наряду с твёрдостью, вязкостью, пластичностью, а также удельным весом, удельной теплоёмкостью, теплопроводностью, некоторыми другими. Прочность стали напрямую зависит от наличии углерода в его сплаве с железом. Чем больше углерода, тем хрупче сталь. И наоборот, чем больше углерода — тем сталь прочнее. Менее прочные марки стали, с высоким содержанием углерода, тем не менее больше подходят для изготовления изделий, нуждающихся в лучшей стойкости режущей кромки, потому что почти не тупятся.

Углерод (C) — химический элемент, который, в зависимости от того, где и кому попался на глаза, может предстать как в виде алмаза, так и графита, угля, технического углерода или сажи. Впервые «разоблачён» немногим более 100 тому назад самим А. Лавуазье,  установившим элементарную природу углерода. В виде древесного угля углерод в глубокой древности применялся в металлургии, повышая в частности прочность и твёрдость железа, а с другой стороны — уменьшая его ковкость и увеличивая хрупкость.  Именно процентное соотношение углерода и железа делает этот сплав или чугуном, или жестью, или одним из видов стали. Т.е., углерод фактически делится своими аллотропными свойствами с железом, делая железо крепким, как алмаз хрупким, как некоторые виды графита, или гибким, как углеродные нанотрубки.

Хром (Cr) — металл с «уральскими корнями», поскольку открыт был в 1776 г. едва ли не в центре современного Екатеринбурга, а тогда – одной из его окраин, да и именовался первоначально не как хром, а как «сибирский красный свинец».  Хромом хром стал  несколько позже, из-за своей способности придавать сплавам со своим участием самые неожиданные цвета. В сплавах с железом хром отвечает за защиту от коррозии, а, кроме того, хром способствует увеличению прочности при растяжении и восприимчивость к закалке. При изготовлении ножей по «японской технологии» добавки хрома в сплав железа и углерода крайне необходимы.

Марганец (Mn) — после железа второй по распространённости тяжёлый металл в земной коре. Обычно сопутствует в природе железу, но случаются и месторождения с преимущественно марганцевой рудой.  В виде ферромарганца используется при плавке для  удаления из стали кислорода, т.е. для её «раскисления». Кроме того, марганец связывает серу и, таким образом, улучшает характеристики сталей. Если ввести в сталь марганец в количестве 12-13%, то это сильно упрочит её, сделает твёрдой, износостойкой и ударопрочной, более того, при ударах такая сталь ещё больше упрочняется, а потому используется в изготовлении шаровых мельниц, камнедробильных и землеройных машин, элементов брони. Для того чтобы получить «зеркальный чугун», необходимо ввести до 20% марганца. Разумеется, свойства марганца «на полную катушку» используются и при изготовлении сталей для японских ножей.

Молибден (Mo) — металл, который в Европе удалось получить чуть менее чем 230 лет назад из молибденита, минерала, внешне похожего на свинец. Используется главным образом в металлургии, увеличивая в качестве легирующей добавки твёрдость и прочность сталей при одновременном улучшении и обрабатываемости, и коррозийной стойкости, а также — для повышении вязкости. Однако есть свидетельства, что уже в XI-XIII вв. японские сталевары добавляли молибден в железо при производстве холодного оружия! В настоящее время молибден тем более не может не присутствовать в стали для японских ножей.

Никель (Ni) — металл, который смогли выплавить только в середине XVIII в., однако руду, в которой этот металл пребывал, знали давно. И, поскольку она сильно походила на медную, то даже пытались добивать из неё медь. А так как ничего добыть долгое время не удавалось, то и обзывали её всякими нехорошими словами. Как, например, саксонские горняки, «окрестившие» красный никелевый колчедан купферникелем, т.е. чем-то вроде "дьявольской руды". Но после того как секрет добычи никеля перестал был секретом, этот металл вошёл в состав большинства жаропрочных суперсплавов, без которых немыслимы многие детали силовых установок для аэрокосмической промышленности. Потому что никель вместе с хромом делает стали более растяжимыми, твёрдыми и коррозийно непреступными. В том числе и в японских ножах.

Фосфор (P) — химический элемент, который на планете встречается практически везде, начиная от земной коры, морской воды, и заканчивая животными тканями, всеми частями зелёных растений, плодами, семенами. В общем, фосфор является важнейшим элементом жизни.  Вот только открыть его удалось только в 1669 г., когда Х. Бранд додумался нагреть белый песок вперемешку с выпаренной мочой, а потом отнести нагретый «результат» в темноту, чтобы увидеть в ней светящееся вещество, которое экспериментатор назвал «холодным огнём». Однако за «холодным огнём» всё-таки закрепилось другое название — фосфор, что означает «светонос»,  или что-то в этом роде. У фосфора широчайшая сфера применения, в том числе есть для него задача и в металлургии, где при добавлении этого химического элемента в высоких концентрациях, вкупе с серой (S), металлы, в том числе и сталь, становятся хрупкими.

Сера (S) — предельно неуживчивый и склочный химический элемент, обильно буянящий в кислотах, солях, минералах, рудах, нефти, угле. Вместе с тем, сера придаёт жёсткость пресной воде, поддерживает жизнь в  высших организмах, входит в состав многих белков, в предельно концентрируемом виде группируется в волосах. Будучи добавленной в металлические сплавы, провоцирует в них хрупкость, тем не менее является защитницей этих сплавов от коррозии.  Что, вкупе с фосфором, придаёт японским ножам из японской стали антикоррозийный иммунитет.

Кремний (Si) — второй по распространённости, после кислорода, химический элемент в природе, в земной коре его почти 30% от всей массы. Это он, кремний, или «по-научному» — «silicium», т.е. — «силиций», дал название знаменитой Кремниевой долине, она же — Силиконовая долина — что в Калифорнии, что в Сколково, что в других регионах планеты. Добавление кремния в сталь придаёт ей эластичности, текучести, увеличивает границы износостойкости. В некоторой степени и из-за этого японские ножи удобны и надёжны в работе.

Вольфрам (W) — металл, при участии которого ночи на земле стали и короче, и продуктивнее, поскольку именно свечение вольфрамовой нити в светильниках, кинескопах, множестве других приборов фактически нивелировало разницу между ночью и днём. В качестве легирующей добавки вольфрам ужесточает и упрочняет сталь, добавляет ей вязкости и твёрдости, т.е. делится с нею теми качествами, которыми в избытке обладает сам, поскольку является самым тугоплавким металлом и одним из самых твёрдых и самых тяжёлых. Что, в совокупности, сказывается также и на качестве стали для японских ножей.

Ванадий (V) — серебристого цвета пластичный металл, по внешнему виду похожий на сталь. Вместе с примесями водорода, кислорода и азота пластичность ванадия снижается, но одновременно повышается его хрупкость и твёрдость. Около 80% производимого в мире ванадия применяется в сплавах, главным образом для инструментальных (гаечные ключи!) и нержавеющих сталей. Уникальные свойства ванадия находят своё применение и в производстве ножей по «японской технологии»: в качестве сильного карбидообразователя добавки из этого металла увеличивают сопротивление агрессивным химическим средам и просто ударам, а также замечательно держат заточку.

Пакетная сталь — материал, состоящий из нескольких сортов сваренных между собою слоёв стали. Используется в том числе и при производстве режущих предметов, в частности  — ножей. Обычно в «пакетных сталях» режущая кромка — твёрдая, обкладки — мягкие, часто «под дамаск», что придаёт клинку прочность и упругость. «Фигурально выражаясь», «пакетная сталь» конструктивно напоминает карандаш, в котором хрупкий грифель защищён деревянной оболочкой, и поэтому сломать это сложнее.  По схожему принципу устроены вот уже несколько столетий и стали для японских ножей.

VG10 — коррозиностойкая сталь, легированная молибденом и кобальтом, с содержание углерода ок. 1% и хрома — 15%. Разработана была в компании Takefu Special Steel Co., Ltd. (Япония) специально для потребностей ножевой промышленности.  Применяется в изготовлении кухонных ножей Tojiro и некоторых других. Вязкости  VG10 достаточно для сохранения режущей кромки и при закалке до твёрдости по шкале Роквелла в 60-62 ед.

154-CM — оригинальная сталь, произведенная американской компанией Crucible Steel во второй половине XX в.  В отличие от сталей типа 440С, система легирования 154-CM рассчитана под обработку на вторичную твёрдость, что делает ножи намного прочнее и, естественно, дороже. Долгое время не использовалась. В настоящее время является основой дорогих ножей от Spyderco и Benchmade.

ATS-34 — японский аналог оригинальной американской стали 154-CM, которая длительное время не производилась, очень близкий к ней по составу. Производитель — японский концерн Hitachi Metals. У ATS-34 достаточная вязка, держащая режущую кромку и при такой высокой твёрдости. Сталь несколько менее коррозийно стойкая, чем, например, 440С. Предназначена в основном для изготовления в дорогих моделях кухонных ножей.

ATS-55 — специализированная сталь, которую производит японский концерн Hitachi Metals, является аналогом ATS-34, но только без добавки молибдена. Используется при производстве ножей, в частности, фирмой Spyderco.

ZDP-189 — разработанная в 1996 г. в японской корпорации Hitachi Metals высокоуглеродистая сталь специально для изготовления ножей. Из-за 3-процентного наличия в сплаве углерода должна бы считаться чугуном, однако в разряд высокоуглеродистой стали отнесена классификаторами благодаря современным порошковым технологиям, которые были применены при варке  ZDP-189 .

ZDP-247 — сталь, производимая корпорацией Hitachi Metals. Основа — используемые в изготовлении ножей технологии аморфных металлических сплавов. Какие компоненты и в каком количестве вошли в состав ZDP 247 — коммерческий секрет Hitachi Metals.

San Mai — трёхслойный стальной пакет антикоррозионностойких сталей, запатентованный американской компанией Cold Steel. Сердцевина пакета — из AUS8, а обкладки — из 420J2.