为了改良和升高钢的某些机能和使之赢得某些非常机能而用意在锻炼历程中列入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、稀土等。磷、硫、氮等在某些处境下也起到合金的影响。
(1)铬(Cr)
铬能增添钢的淬透性并有二次强硬的影响，可升高碳钢的硬度和耐磨性而不使钢变脆。含量超越12%时，使钢有优秀的高温抗氧化性和耐氧化性侵蚀的影响，还增添钢的热强性。铬为不锈钢耐酸钢及耐热钢的要紧合金元素。
铬能升高碳素钢轧制状况的强度和硬度，消沉伸长率和断面压缩率。当铬含量超越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升高。含铬钢的零件经研磨轻易赢得较高的表面加工品质。
铬在调质组织中的要紧影响是升高淬透性，使钢经淬火回火后具备较好的综协力学机能，在渗碳钢中还也许造成含铬的碳化物，进而升高材料表面的耐磨性。
含铬的弹簧钢在热处分时不易脱碳。铬能升高用具钢的耐磨性、硬度和红硬性，有优秀的回火平静性。在电热合金中，铬能升高合金的抗氧化性、电阻和强度。
（2）镍（Ni）
镍在钢中加强铁素体并细化珠光体，总的功效是升高强度，对塑性的影响不显著。正常地讲，对不需调质处分而在轧钢、正火或退火状况操纵的低碳钢，确定的含镍量能升高钢的强度而不显著消沉其韧性。据统计，每增添1%的镍约可升高强度29.4Pa。跟着镍含量的增添，钢的服从水平比抗拉强度升高的快，于是含镍钢的比可较正常碳素钢高。镍在升高钢强度的同时，对钢的韧性、塑性以及其余工艺的机能的侵害较其余合金元素的影响小。关于中碳钢，由于镍消沉珠光体动弹温度，使珠光体变细；又由于镍消沉共析点的含碳量，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，含镍钢的碳含量也许合适消沉，于是能使钢的韧性和塑性有所提。镍也许升高钢对疲惫的抗力和减小钢对缺口的敏锐性。镍消沉钢的低温脆性动弹温度，这对低温用钢有深要紧的意义。含镍3.5%的钢可在-℃时操纵，含镍9%的钢则可在-℃时办事。镍不增添钢对蠕变的抗力，于是正常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变动，操纵这一个性，也许安排和临盆具备极低或确定线胀系数的精细合金、双金属材料等。
其余，镍列入钢中不但本领酸，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要紧元素之一。
（3）钼（Mo）
钼在钢中能升高淬透性和热强性，避让回火脆性，增添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，升高钢的抗回火性或回火平静性，使零件也许在较高温度下回火，进而更有用地消除（或消沉）残剩应力，升高塑性。
在渗碳钢中钼除了具备上述影响外，还能在渗碳层中消沉碳化物在晶界上造成接连网状的偏向，削减渗碳层中残留的奥氏体，相对地增添了表面层的耐磨性。
在锻模刚中，钼还能维持钢有对比平静的硬度，增添对变形。开裂和磨损等的抗力。
在不锈耐酸钢中，钼能进一步升高对有机酸（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。非常是由于钼的列入，避让了氯离子的存在所造成的点侵蚀偏向。
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）钨（W）
钨在钢中除造成碳化物外，部份地溶入铁中造成固溶体。其影响与钼宛如，按品质分数推算，正常功效不如钼显著。钨在钢中要紧样图是增添回火平静性、红硬性、热强性以及由于造成碳化物而增添的耐磨性。于是它的要紧用于用具钢，如高速钢、热锻模具用钢等。
钨在优良弹簧钢中造成难熔碳化物，在较高温度回火时，能缓和碳化物的凑集历程，维持较高的高温强度。钨还也许消沉钢的过热敏锐性、增添淬透性和升高硬度。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，可做承袭大负荷、耐热（不大于℃）、受攻击的要紧弹簧。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～Pa。它要紧用于缔造在高温（不大于℃）前提下操纵的弹簧。
由于钨的列入，能显著升高钢的耐磨性和切削性，是以，钨是合金用具钢的要紧元素。
（5）钒（V）
钒和碳、氨、氧有极强的亲和力，与之造成响应的平静化合物。钒在钢中要紧以碳化物的形态存在。其要紧影响是细化钢的组织和晶粒，消沉钢的强度和韧性。当在高温溶入固溶体时，增添淬透性；反之，如以碳化物形态存在时，消沉淬透性。钒增添淬火钢的回火平静性，并造成二次强硬效应。钢中的含钒量，除高速用具钢外，正常均不大于0.5%。
钒在正常低碳合金钢中能细化晶粒，升高正火后的强度和服从等到低温个性，改良钢的焊接机能。
钒在合金组织钢中由于在正常热处分前提下会消沉淬透性，故在组织钢中常和锰、铬、钼以及钨等元素连结操纵。钒在调质钢中主若是升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，也许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升高强度和服从比，非常是升高比例极限和弹性极限，消沉热处分时脱碳敏锐性，进而升高了表面品质。五铬含钒的轴承钢，碳化弥漫度高，操纵机能优秀。
钒在用具钢中细化晶粒，消沉过热敏锐性，增添回火平静性和耐磨性，进而拉长了用具的操纵寿命。
（6）钛（Ti）
钛和氮、氧、碳都有极强的亲和力，与硫的亲和力比铁强。于是，它是一种优秀的脱氧去气剂和静止氮和碳的有用元素。钛固然是强碳化物造成元素，但不和其余元素连结造成复合化合物。碳化钛结协力强，平静，不易分解，在钢中惟独加热到0℃以上才具迟缓地溶入固溶体中。在未溶入以前，碳化钛微粒有阻挠晶粒长大的影响。由于钛和碳之间的亲和力深远于铬和碳之间的亲和力，在不锈钢中罕用钛来静止个中的碳以消除铬在晶界处的贫化，进而消除或削减钢的晶间侵蚀。
钛也是强铁氧体造成元素之一，剧烈的升高了钢的A1和A3温度。钛在正常低合金钢中能升高塑性和韧性。由于钛静止了氮和硫并造成碳化钛，升高了钢的强度。经正火使晶粒细化，析出造成碳化物也许使钢的塑性和攻击韧性赢得显著改良，含钛的合金组织钢，有优秀的力学机能和工艺机能，要紧瑕玷是淬透性稍差。
在高铬不锈钢中正常需列入约5倍碳含量的钛，不光能升高钢的抗蚀性（主若是抗晶间侵蚀）和韧性；还能组织钢在高温时的晶粒长大偏向和改良钢的焊接机能。
（7）铌/钶（Nb/Cb）
铌与钶常和钽共生，它们在钢中的影响相近。铌和钽部份溶入固溶体，起固溶加强影响。溶入奥氏体时显著升高钢的淬透性。但以碳化物和氧化物微粒形态存在时，细化晶粒并消沉钢的淬透性。它能增添钢的回火平静性，有二次强硬影响。微量铌也许在不影响钢的塑性或韧性的处境下升高钢的强度。由于有细化晶粒的影响，能升高钢的攻击韧性并消沉其脆性动弹温度。当含量大于碳的8倍时，险些也许静止钢中全数的碳，使钢具备优秀的抗氢机能。在奥氏体钢中也许避让氧化介质对钢的晶间侵蚀。由于静止碳和沉没强硬影响，能升高热强钢的高温机能，如蠕变强度等。
铌在修建用正常低合金钢中能升高服从强度和攻击韧性，消沉脆性动弹温度有利焊接机能。在渗碳及调质合金组织钢中在增添淬透性的同时。升高钢的韧性和低温机能。能消沉低碳马氏体耐热不锈钢的空气强硬性，避让强硬回火脆性，升高蠕变强度。
（8）锆（Zr）
锆是强碳化物造成元素，它在钢中的影响与铌、钽、钒宛如。列入少数锆有脱气、净化和细化晶粒影响，有利于钢的低温机能，改良冲压机能，它罕用于缔造燃气带动机和弹道导弹组织操纵的超高强度钢和镍基高温合金中。
（9）钴（Co）
钴多用于非常的钢和合金中，含钴的高速钢有高的高温硬度，与钼同时列入马氏体时效钢中也许赢得超高硬度和优秀综协力学机能。其余，钴在热强钢和磁性材猜中也是要紧的合金元素。
钴消沉钢的淬透性，于是，独自列入碳素钢中会消沉调质后的综协力学机能。钴能加强铁素体，列入碳素钢中，在退火或正火状况下能升高钢的硬度、服从点和抗拉强度，对伸长率和断面压缩率有不利的影响，攻击韧性也跟着钴含量的增添而消沉。由于钴具备抗氧化机能，在耐热钢和耐热合金中赢得运用。钴基合金燃气涡轮中更显示了它特有的影响。
（10）硅（Si）
硅能溶于铁素体和奥氏体中升高钢的硬度和强度，其影响仅次于磷，较锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素强。但含硅量超越3%时，将显著消沉钢的塑性和韧性。硅能升高钢的弹性极限、服从强度和服从比（σs/σb），以及疲惫强度和疲惫比（σ-1/σb）等。这是硅或硅锰钢可做为弹簧钢种的原因。
硅能消沉钢的密度、热导率和电导率。能促进铁素体晶粒粗化，消沉矫顽力。有减小晶体的各向异性偏向，使磁化轻易，磁阻减小，可用来临盆电工用钢，是以硅钢片的磁阻塞耗费较低。硅能升高铁素体的导磁率，使钢片在较弱磁场下有较高的磁感强度。但在强磁场下硅消沉钢的磁感强度。硅因有强的脱氧力，进而削减了铁的磁时效影响。
含硅的钢在氧化氛围中加热时，表面将造成一层SiO2薄膜，进而升高钢在高温时的抗氧化性。
硅能促进铸钢中的柱状晶生长，消沉塑性。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。
硅能消沉钢的焊接机能。由于与氧的联合才略硅比铁强，在焊接时轻易生成低熔点的硅酸盐，增添熔渣和消融金属的活动性，引发喷溅局面，影响焊接品质。硅是优秀的脱氧剂。用铝脱氧时酌情加确定量的硅，能显著升高率的脱氧性。硅在钢中向来就有确定的残剩，这是由于炼铁炼钢时做为资料带入的。在沸腾钢中，硅束缚在0.07%，用意列入时，则在炼钢时列入硅铁合金。
（11）锰（Mn）
锰是优秀的脱氧剂和脱硫剂。钢中正常都含有确定量的锰，它能消除或削弱由于硫引发的钢的热脆性，进而改良钢的热加工机能。
锰和铁造成的固溶体，升高钢中铁素体和奥氏体的硬度和强度；同时又是碳化物造成的元素，加入渗碳体中替代一部份铁原子，锰在钢中由于消沉临界动弹温度，起到细化珠光体的影响，也直接地起到升高珠光体钢强度的影响。锰平静奥氏体组织的才略仅次于镍，也剧烈增添钢的淬透性。已用含量不超越2%的锰与其余元素合营制成多种合金钢。
锰具备资本丰硕、效用百般的特色，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%，经固溶处分后有优秀的韧性，当收到攻击而变形时，表面层将因变形而加强，具备高的耐磨性。
锰与硫造成熔点较高的MnS，可避让因FeS而以致的热脆局面。锰有增添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欠妥，轻易使钢造成白点。
（12）铝（Al）
铝要紧用来脱氧和细化晶粒。在渗氮钢中促进造成牢固耐蚀的渗氮层。铝能压制低碳钢的时效，升高钢在低温下的韧性。含量高时能升高钢的抗氧化性及在氧化性酸和H2S气体中的耐蚀性，能改良钢的电、磁机能。铝在钢中固溶加强影响大，升高渗碳钢的耐磨性、疲惫强度及芯部力学机能。
在难冶合金中铝与镍造成化合物，进而升高冶强性，含铝的铁铬铝合金在高温下具备亲近恒电阻的个性和优秀的抗氧化性，适于做电冶合金材料与铬铝电阻丝。
某些钢脱氧时，若是铝用量过量，则会使钢造成失常组织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，会消沉其高温强度和韧性，并给锻炼、浇注等方面带来几多坚苦。
（13）铜（Cu）
铜在钢中的卓绝影响是改良正常低合金钢的抗大气侵蚀机能，非常是和磷合营使历时，列入铜还能升高钢的强度和服从比，而对焊接机能没有不利的影响。含铜0.20%～0.50%的钢轨钢（U-Cu），除耐磨外其耐侵蚀寿命为正常碳素钢轨的2-5倍。
铜含量超越0.75%时，经固溶处分和时效后，可造成时效加强影响。含量低时，其影响与镍宛如，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面。2%～3%铜在奥氏体不锈钢中也许对硫酸、磷酸及盐酸等抗侵蚀机能及对应力侵蚀的平静性。
（14）硼（B）
硼在钢中的要紧影响是增添钢的淬透性，进而勤俭其余较稀贵的金属，与镍、铬、钼等。为了这一目标，其含量正常规矩在0.%～0.%界限内。它也许接替1.6%的镍、0.3%的铬或0.2%的钼，以硼代钼应注视，因钼能避让或消沉徊火脆性，而硼却略有增进回火脆性的偏向，是以不能用硼将钼齐备接替。
中碳碳素钢中加硼，由于升高了淬透性，也许使厚20mm以上的钢材调质后机能大为改良，于是，可用40B和40MnB钢接替40Cr，可用20Mn2TiB钢接替20CrMnTi渗碳钢。但由于硼的影响随钢中碳的含量的增添而削弱，乃至消逝，在采用含硼渗碳钢时，必需斟酌到零件渗碳后，渗碳层的淬透性将低于芯部的淬透性的这一特色。
弹簧钢正常请求齐备淬透，正常弹簧面积不大，采纳含硼钢有利。对高硅弹簧钢硼的影响摇动较大，不便采纳。
硼和氮及氧有强的亲和力，沸腾钢中列入0.%的硼，也许消除钢的时效局面。
（15）稀土（Re）
正常所说的稀土元素，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，对比低廉，稀土元素能升高锻轧钢材的塑性和攻击韧性，非常是在铸钢中尤其显著。它能升高耐热钢电热合金和高温合金的抗蠕变机能。
稀土元素也也许升高钢的抗氧化性和抗侵蚀性。抗氧化性的功效超越硅、铝、钛等元素。它能改良钢的活动性，削减非金属同化，使钢组织精细、洁净。
正常低合金钢中列入合适的稀土元素，有优秀的脱氧去硫影响，升高攻击韧性（非常是低温韧性），改良各向异性机能。
稀土元素在铁铬铝合金中增添合金的抗氧才略，在高温下维持钢的细晶粒，升高高温强度，于是使电热合金的寿命赢得显著升高。
（16）氮（N）
氮能部份用于铁中，有固溶加强和升高淬透性的影响，但不显著。由于氮化物在晶界上析出，能升高晶界高温强度，增添钢的蠕变强度。与钢中其余元素化合，有沉没强硬影响。对钢抗侵蚀机能不显著，但钢的表面渗氮后，不但增添其硬度和耐磨性，也显著改良抗侵蚀性。在低碳钢中残留氮会以致时效脆性。
（17）硫（S）
升高硫和锰的含量，也许改良钢的被切削机能，在易切削钢中，硫做为有利元素列入。硫在钢中偏析严峻。恶化钢的品质，在高温下，消沉钢的塑性，是一种无益元素，它以熔点较低的FeS形态存在。独自存在的FeS的熔点惟独℃，而在钢中与铁造成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～℃举办轧制时，晶界上的FeS就将消融，大大的削减了晶粒之间的结协力，以致钢的热脆局面，于是对硫应严加节制。正常节制在0.%～0.%。为避让因硫以致的脆性，应加充裕的锰，使其造成熔点较高的MnS。若钢中含流量偏高，焊接时由于SO2的造成，将在焊接金属内造成气孔和松散。
（18）磷（P）
磷在钢中固溶加强和冷做强硬影响强。做为合金元素列入低合金组织钢中，能升高其强度和钢的耐大气侵蚀机能，但消沉其冷冲压机能。磷与硫和锰连结操纵，能增添钢的被切削机能，增添加工件的表面品质，用于易切削钢，是以易切削钢含磷也对比高。磷用于铁素体，固然能升高钢的强度和硬度，最大的坏处是，偏析严峻，增添回火脆性，显著增添钢的塑性和韧性，以致钢在冷加工时轻易脆裂也即所谓“冷脆”局面。磷对焊接性也有不利影响。磷是无益元素，应严加节制，正常含量不大于0.03%～0.04%。
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