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为了改正和抬高钢的某些功用和使之取得某些非凡功用而蓄谋在锻炼进程中参加的元素称为合金元素。罕用的合金元素有铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、硅、锰、铝、铜、硼及稀土等。磷、硫、氮等在某些环境下也起到合金的效用。
（1）Cr铬能补充钢的淬透性并有二次强硬的效用，可抬高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超出12%时，使钢有杰出的高温抗氧化性和耐氧化性侵蚀的效用，还补充钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的首要合金元素。
铬能抬高碳素钢轧制状况的强度和硬度，升高伸长率和断面压缩率。当铬含量超出15%时，强度和硬度将下落，伸长率和断面压缩率则响应地有所抬高。含铬钢的零件经研磨简单取得较高的表面加工原料。
铬在调质组织中的首要效用是抬高淬透性，使钢经淬火回火后具备较好的综协力学功用，在渗碳钢中还能够产生含铬的碳化物，进而抬高材料表面的耐磨性。含铬的弹簧钢在热管教时不易脱碳。铬能抬高东西钢的耐磨性、硬度和红硬性，有杰出的回火稳固性。在电热合金中，铬能抬高合金的抗氧化性、电阻和强度。
（2）Ni镍在钢中加强铁素体并细化珠光体，总的功效是抬高强度，对塑性的影响不显著。个别地讲，对不需调质管教而在轧钢、正火或退火状况行使的低碳钢，必定的含镍量能抬高钢的强度而不显著升高其韧性。据统计，每补充1%的镍约可抬高强度29.4Pa。跟着镍含量的补充，钢的服从水平比抗拉强度抬高的快，于是含镍钢的比可较普遍碳素钢高。镍在抬高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其余工艺的功用的侵害较其余合金元素的影响小。关于中碳钢，由于镍升高珠光体变化温度，使珠光体变细；又由于镍升高共析点的含碳量，于是和类似的碳含量的碳素钢比，其珠光体数目较多，使含镍的珠光体铁素体钢的强度较类似碳含量的碳素钢高。反之，若使钢的强度类似，含镍钢的碳含量能够恰当升高，于是能使钢的韧性和塑性有所提。镍能够抬高钢对疲倦的抗力和减小钢对缺口的敏锐性。镍升高钢的低温脆性变化温度，这对低温用钢有沉首要的意义。含镍3.5%的钢可在-℃时行使，含镍9%的钢则可在-℃时办事。镍不补充钢对蠕变的抗力，于是个别不做为热强钢的加强元素。
镍含量高的铁镍合金，其线胀系数随镍含量增减而显著改变，操纵这一特点，能够安排和临盆具备极低或必定线胀系数的精湛合金、双金属材料等。
其余，镍参加钢中不只本领酸，并且也能抗碱，对大气及盐都有抗蚀才略，镍是不锈耐酸钢中的首要元素之一。
（3）Mo钼在钢中能抬高淬透性和热强性，避让回火脆性，补充剩磁和矫顽力以及在某些介质中的抗蚀性。
在调质钢中，钼能使较大断面的零件淬深、淬透，抬高钢的抗回火性或回火稳固性，使零件能够在较高温度下回火，进而更有用地消除（或升高）剩余应力，抬高塑性。
在渗碳钢中钼除了具备上述效用外，还能在渗碳层中升高碳化物在晶界上产生不断网状的偏向，缩小渗碳层中残留的奥氏体，相对地补充了表面层的耐磨性。
在锻模钢中，钼还能维持钢有较量稳固的硬度，补充对变形。开裂和磨损等的抗力。
在不锈耐酸钢中，钼能进一步抬高对有机酸（如蚁酸、醋酸、草酸等）以及过氧化氢、硫酸、亚硫酸、硫酸盐、酸性染料、漂白粉液等的抗蚀性。格外是由于钼的参加，避让了氯离子的存在所产生的点侵蚀偏向。
含1%左右钼的W12Cr4V4Mo高速钢具备耐磨性、回火硬度和红硬性等。
（4）W钨在钢中除产生碳化物外，部份地溶入铁中产生固溶体。其效用与钼宛如，按原料分数策画，个别功效不如钼显著。钨在钢中首要样图是补充回火稳固性、红硬性、热强性以及由于产生碳化物而补充的耐磨性。于是它的首要用于东西钢，如高速钢、热锻模具用钢等。
钨在优良弹簧钢中产生难熔碳化物，在较高温度回火时，能缓和碳化物的聚合进程，维持较高的高温强度。钨还能够升高钢的过热敏锐性、补充淬透性和抬高硬度。65SiMnWA弹簧钢热轧后空冷就具备很高的硬度，50mm2截面的弹簧钢在油中即能淬透，可做继承大负荷、耐热（不大于℃）、受打击的首要弹簧。30W4Cr2VA高强度耐热优良弹簧钢，具备大的淬透性，～1℃淬火，～℃回火后抗拉强度达～MPa。它首要用于制作在高温（不大于℃）前提下行使的弹簧。
由于钨的参加，能显著抬高钢的耐磨性和切削性，是以，钨是合金东西钢的首要元素。
（5）V钒和碳、氨、氧有极强的亲和力，与之产生响应的稳固化合物。钒在钢中首要以碳化物的大势存在。其首要效用是细化钢的布局和晶粒，升高钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时，补充淬透性；反之，如以碳化物大势存在时，升高淬透性。钒补充淬火钢的回火稳固性，并产生二次强硬效应。钢中的含钒量，除高速东西钢外，个别均不大于0.5%。
钒在普遍低碳合金钢中能细化晶粒，抬高正火后的强度和服从等到低温特点，改正钢的焊接功用。
钒在合金组织钢中由于在个别热管教前提下会升高淬透性，故在组织钢中常和锰、铬、钼以及钨等元素联合行使。钒在调质钢中主假如抬高钢的强度和服从比，细化晶粒，捡的过热敏锐性。在渗碳钢中因能细化晶粒，能够使钢在渗碳后直接淬火，不需二次淬火。
钒在弹簧钢和轴承钢中能抬高强度和服从比，格外是抬高比例极限和弹性极限，升高热管教时脱碳敏锐性，进而抬高了表面原料。五铬含钒的轴承钢，碳化弥漫度高，行使功用杰出。
钒在东西钢中细化晶粒，升高过热敏锐性，补充回火稳固性和耐磨性，进而拉长了东西的行使寿命。
（6）Ti钛与氮、氧、碳都有极强的亲和力，与硫的亲和力比铁强。于是，它是一种杰出的脱氧去气剂和稳固氮和碳的有用元素。钛固然是强碳化物产生元素，但不和其余元素联合产生复合化合物。碳化钛结协力强，稳固，不易分解，在钢中惟独加热到0℃以上才气呆滞地溶入固溶体中。在未溶入以前，碳化钛微粒有禁止晶粒长大的效用。由于钛和碳之间的亲和力宏壮于铬和碳之间的亲和力，在不锈钢中罕用钛来稳固此中的碳以消除铬在晶界处的贫化，进而消除或衰弱钢的晶间侵蚀。
钛也是强铁氧体产生元素之一，猛烈的抬高了钢的A1和A3温度。钛在普遍低合金钢中能抬高塑性和韧性。由于钛稳固了氮和硫并产生碳化钛，抬高了钢的强度。经正火使晶粒细化，析出产生碳化物能够使钢的塑性和打击韧度取得显著改正，含钛的合金组织钢，有杰出的力学功用和工艺功用，首要毛病是淬透性稍差。
在高铬不锈钢中每每需参加约5倍碳含量的钛，不只能抬高钢的抗蚀性（主假如抗晶间侵蚀）和韧性；还能布局钢在高温时的晶粒长大偏向和改正钢的焊接功用。
（7）Nb/Cb铌和钶常与钽共生，它们在钢中的效用相近。铌和钽部份溶入固溶体，起固溶加强效用。溶入奥氏体时显著抬高钢的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒大势存在时，细化晶粒并升高钢的淬透性。它能补充钢的回火稳固性，有二次强硬效用。微量铌能够在不影响钢的塑性或韧性的环境下抬高钢的强度。由于有细化晶粒的效用，能抬高钢的打击韧性并升高其脆性变化温度。当含量大于碳的8倍时，险些能够稳固钢中全部的碳，使钢具备杰出的抗氢功用。在奥氏体钢中能够避让氧化介质对钢的晶间侵蚀。由于稳固碳和沉没强硬效用，能抬高热强钢的高温功用，如蠕变强度等。
铌在开发用普遍低合金钢中能抬高服从强度和打击韧性，升高脆性变化温度有利焊接功用。在渗碳及调质合金组织钢中在补充淬透性的同时。抬高钢的韧性和低温功用。能升高低碳马氏体耐热不锈钢的空气强硬性，避让强硬回火脆性，抬高蠕变强度。
（8）Zr锆是强碳化物产生元素，它在钢中的效用与铌、钽、钒宛如。参加少数锆有脱气、净化和细化晶粒效用，有利于钢的低温功用，改正冲压功用，它罕用于制作燃气带动机和弹道导弹组织行使的超高强度钢和镍基高温合金中。
（9）Co钴多用于非凡的钢和合金中，含钴的高速钢有高的高温硬度，与钼同时参加马氏体时效钢中能够取得超高硬度和杰出综协力学功用。其余，钴在热强钢和磁性材猜中也是首要的合金元素。
钴升高钢的淬透性，于是，独自参加碳素钢中会升高调质后的综协力学功用。钴能加强铁素体，参加碳素钢中，在退火或正火状况下能抬高钢的硬度、服从点和抗拉强度，对伸长率和断面压缩率有不利的影响，打击韧性也跟着钴含量的补充而升高。由于钴具备抗氧化功用，在耐热钢和耐热合金中取得运用。钴基合金燃气涡轮中更是显示了它特有的效用。
（10）Si硅能溶于铁素体和奥氏体中抬高钢的硬度和强度，其效用仅次于磷，较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。但含硅量超出3%时，将显著升高钢的塑性和韧性。硅能抬高钢的弹性极限、服从强度和服从比（σs/σb），以及疲倦强度和疲倦比（σ-1/σb）等。这是硅或硅锰钢可做为弹簧钢种的理由。
硅能升高钢的密度、热导率和电导率。能增进铁素体晶粒粗化，升高矫顽力。有减小晶体的各向异性偏向，使磁化简单，磁阻减小，可用来临盆电工用钢，是以硅钢片的磁停滞耗费较低。硅能抬高铁素体的导磁率，使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下硅升高钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力，进而缩小了铁的磁时效效用。
含硅的钢在氧化氛围中加热时，表面将产生一层SiO2薄膜，进而抬高钢在高温时的抗氧化性。硅能增进铸钢中的柱状晶生长，升高塑性。硅钢若加热时冷却较快，由于热导率低，钢的内部和外部温差较大，于是断裂。
硅能升高钢的焊接功用。由于与氧的联合才略硅比铁强，在焊接时简单生成低熔点的硅酸盐，补充熔渣和消融金属的震动性，引发喷溅局势，影响焊接原料。硅是杰出的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加必定量的硅，能显著抬高率的脱氧性。硅在钢华夏本就有必定的糟粕，这是由于炼铁炼钢时做为质料带入的。在沸腾钢中，硅束缚在0.07%，蓄谋参加时，则在炼钢时参加硅铁合金。
（11）Mn锰是杰出的脱氧剂和脱硫剂。钢中个别都含有必定量的锰，它能消除或衰弱由于硫引发的钢的热脆性，进而改正钢的热加工功用。
锰和铁产生的固溶体，抬高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物产生的元素，投入渗碳体中代替一部份铁原子，锰在钢中由于升高临界变化温度，起到细化珠光体的效用，也直接地起到抬高珠光体钢强度的效用。锰稳固奥氏体布局的才略仅次于镍，也猛烈补充钢的淬透性。已用含量不超出2%的锰与其余元素合做制成多种合金钢。
锰具备资本丰厚、效用百般的特点，获患了精深的运用，如含锰较高的碳素组织钢、弹簧钢。
在高碳高锰耐磨钢中，锰含量可达10%～14%，经固溶管教后有杰出的韧性，当收到打击而变形时，表面层将因变形而加强，具备高的耐磨性。
锰与硫产生熔点较高的MnS，可避让因FeS而以致的热脆局势。锰有补充钢晶粒粗化的偏向和回火脆性敏锐性。若锻炼浇注和锻轧后冷却失当，简单使钢产生白点。
（12）Al铝首要用来脱氧和细化晶粒。在渗氮钢中增进产生坚固耐蚀的渗氮层。铝能压制低碳钢的时效，抬高钢在低温下的韧性。含量高时能抬高钢的抗氧化性及在氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性，能改正钢的电、磁功用。铝在钢中固溶加强效用大，抬高渗碳钢的耐磨性、疲倦强度及芯部力学功用。
在难冶合金中铝与镍产生化合物，进而抬高冶强性，含铝的铁铬铝合金在高温下具备亲近恒电阻的特点和优秀的抗氧化性，适于做电冶合金材料与铬铝电阻丝。
某些钢脱氧时，假如铝用量过量，则会使钢产生失常布局和有增进钢的石墨化偏向。在铁素体及珠光体钢中，铝含量较高时，会升高其高温强度和韧性，并给锻炼、浇注等方面带来几多困苦。
（13）Cu铜在钢中的优异效用是改正普遍低合金钢的抗大气侵蚀功用，格外是和磷合做使历时，参加铜还能抬高钢的强度和服从比，而对焊接功用没有不利的影响。含铜0.20%～0.50%的钢轨钢（U-Cu），除耐磨外其耐侵蚀寿命为个别碳素钢轨的2～5倍。
铜含量超出0.75%时，经固溶管教和时效后，可产生时效加强效用。含量低时，其效用与镍宛如，但较弱。含量较高时，对热变形加工不利，在热变形加工时以致铜脆局势。2%～3%铜在奥氏体不锈钢中能够对硫酸、磷酸及盐酸等抗侵蚀功用及对应力侵蚀的稳固性。
（14）B硼在钢中的首要效用是补充钢的淬透性，进而勤俭其余较稀贵的金属，与镍、铬、钼等。为了这一目标，其含量个别规则在0.%～0.%界限内。它能够替代1.6%的镍、0.3%的铬或0.2%的钼，以硼代钼应提防，因钼能避让或升高徊火脆性，而硼却略有增进回火脆性的偏向，是以不能用硼将钼全部替代。
中碳碳素钢中加硼，由于抬高了淬透性，能够使厚20mm以上的钢材调质后功用大为改正，于是，可用40B和40MnB钢替代40Cr，可用20Mn2TiB钢替代20CrMnTi渗碳钢。但由于硼的效用随钢中碳的含量的补充而衰弱，乃至消逝，在采用含硼渗碳钢时，必定思量到零件渗碳后，渗碳层的淬透性将低于芯部的淬透性的这一特点。
弹簧钢个别请求全部淬透，每每弹簧面积不大，采取含硼钢有利。对高硅弹簧钢硼的效用摇动较大，不便采取。
硼和氮及氧有强的亲和力，沸腾钢中参加0.%的硼，能够消除钢的时效局势。
（15）RE个别所说的稀土元素，是指元素周期表华夏子序数从57号至71号的镧系元素（15个）加之21号钪和39号钇共17个元素。他们的性质亲近，不易分散。未分散的叫搀杂稀土，较量廉价，稀土元素能抬高锻轧钢材的塑性和打击韧性，格外是在铸钢中尤其显著。它能抬高耐热钢电热合金和高温合金的抗蠕变功用。稀土元素也能够抬高钢的抗氧化性和抗侵蚀性。抗氧化性的功效超出硅、铝、钛等元素。它能改正钢的震动性，缩小非金属驳杂，使钢的布局精致、洁净。
普遍低合金钢中参加恰当的稀土元素，有杰出的脱氧去硫效用，抬高打击韧性（格外是低温韧性），改正各向异性功用。稀土元素在铁铬铝合金中补充合金的抗氧才略，在高温下维持钢的细晶粒，抬高高温强度，于是使电热合金的寿命取得显著抬高。
（16）N氮能部份用于铁中，有固溶加强和抬高淬透性的效用，但不显著。由于氮化物在晶界上析出，能抬高晶界高温强度，补充钢的蠕变强度。与钢中其余元素化合，有沉没强硬效用。对钢抗侵蚀功用不显著，但钢的表面渗氮后，不只补充其硬度和耐磨性，也显著改正抗侵蚀性。在低碳钢中残留氮会以致时效脆性。
（17）S抬高硫和锰的含量，能够改正钢的被切削功用，在易切削钢中，硫做为有利元素参加。硫在钢中偏析严峻。恶化钢的原料，在高温下，升高钢的塑性，是一种无益元素，它以熔点较低的FeS大势存在。独自存在的FeS的熔点惟独℃，而在钢中与铁产生共晶体的共晶温度更低，惟独℃，当钢凝集时，硫化铁析集在原生晶界处。钢1～℃实行轧制时，晶界上的FeS就将消融，大大的衰弱了晶粒之间的结协力，以致钢的热脆局势，于是对硫应严加遏制。个别遏制在0.%～0.%。为避让因硫以致的脆性，应加充满的锰，使其产生熔点较高的MnS。若钢中含流量偏高，焊接时由于SO2的产生，将在焊接金属内产生气孔和松散。
（18）P磷在钢中固溶加强和冷做强硬效用强。做为合金元素参加低合金组织钢中，能抬高其强度和钢的耐大气侵蚀功用，但升高其冷冲压功用。磷与硫和锰联合行使，能补充钢的被切削功用，补充加工件的表面原料，用于易切削钢，是以易切削钢含磷也较量高。磷用于铁素体，固然能抬高钢的强度和硬度，最大的坏处是，偏析严峻，补充回火脆性，显著补充钢的塑性和韧性，以致钢在冷加工时简单脆裂也即所谓“冷脆”局势。磷对焊接性也有不利影响。磷是无益元素，应严加遏制，个别含量不大于0.03%～0.04%。
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