隨著科學和工程技術的不斷發展，對鋼的性能要求越來越高。例如，尺寸大的高強度零件，要求具有優良的綜合力學性能和高的淬透性；在某些特殊條件下工作的零件，要求耐腐蝕、抗氧化、耐磨損等特殊性能；切削速度較高的刀具，要求較高的熱硬性。非合金鋼已不能滿足這些要求了，必須采用各種性能優異的低合金鋼與合金鋼。

為了改善鋼的某些性能或使之具有某些特殊性能，在煉鋼時有意加入的元素，稱為合金元素。含有一種或數種有意添加的合金元素的鋼，稱為合金鋼。鋼中加入的合金元素主要有：硅"( Si )、錳（ Mn )、鉻（ Cr )、鎳（ Ni )、鎢（ W )、鉬（ Mo )、釩（ V )、鈦（ Ti )、鋁（ AI )、硼（ B ）及稀土元素（ RE ）等。根據我國資源條件，在合金鋼中主要使用硅、錳、硼、鎢、鉬、釩、鈦及稀土元素。

 一、合金元素在鋼中的存在形式及作用

合金元素在鋼中主要以兩種形式存在，即溶入鐵素體中形成合金鐵素體，或與碳化合形成合金碳化物。

1、合金鐵素體 

大多數合金元素都能不同程度地溶入鐵素體中。溶入鐵素體的合金元素，由于它們的原子大小及晶格類型都與鐵不同，因此使鐵素體晶格發生不同程度的畸變，其結果使鐵素體的強度、硬度有所提高；但是當合金元素超過一定的質量分數后，韌性和塑性會顯著降低。與鐵素體有相同晶格類型的合金元素，如 Cr 、 Mo 、 W 、 V 、 Nb 等強化鐵素體的作用較弱；而與鐵素體具有不同晶格類型的合金元素，如 Si 、 Mn 、 Ni 等元素強化鐵素體的作用較強。當 Si 、 Mn 的質量分數低于1％時，既能強化鐵素體，又不明顯降低韌性。當 Ni 的質量分數不超過5%, Cr 的質量分數不超過1.5％時，不僅能強化鐵素體，還能提高韌性，這就是鉻鎳鋼具有優良的綜合力學性能的原因。

2、合金碳化物

 合金元素可分為碳化物形成和非碳化物形成兩類合金元素。非碳化物形成元素，如 Si 、 Al 、 Ni 及 Co 等，它們只以原子狀態存在于鐵素體或奧氏體中。碳化物形成元素，按它們與碳結合的能力，由強到弱的次序為： Ti 、 Nb 、 V 、 Mo 、 W 、 Cr 、 Mn 和 Fe 。它們和碳形成的碳化物有： TiC 、 VC 、 WC 、 Cr ,C3、( Fe , Cr ), C 及（ Fe , Mn )3C等。這些碳化物本身都有極高的硬度，有的可達71~75HRC。因此，提高了鋼的強度、硬度和耐磨性。

二、合金元素對鋼的熱處理和力學性能的影響

合金元素對鋼的有利作用，主要是通過影響熱處理工藝中的相變過程顯示出來，因此鋼的優越性大多都要通過熱處理才能充分發揮出來。