除Co外，幾乎所有合金元素都增大過冷奧氏體的穩(wěn)定性，推遲珠光體類型組織的轉變，使C曲線右移，即提高鋼的淬透性。常用提高淬透性的元素有：Mo、Mn、Cr、Ni、Si、B等。必須指出，加入的合金元素，只有完全溶于奧氏體時，才能提高淬透性。如果未完全溶解，則碳化物會成為珠光體的核心，反而降低鋼的淬透性。另外，兩種或多種合金元素的同時加入(如鉻錳鋼、鉻鎳鋼等)，比單個元素對淬透性的影響要強得多。除Co、Al外，多數(shù)合金元素都使Ms和Mf點下降。其作用大小的次序是：Mn、Cr、Ni、Mo、W、Si。其中Mn的作用強，Si實際上無影響。Ms和Mf點的下降，使淬火后鋼中殘余奧氏體量增多。殘余奧氏體量過多時，可進行冷處理(冷至Mf點以下)，以使其轉變?yōu)轳R氏體；或進行多次回火，這時殘余奧氏體因析出合金碳化物會使Ms、Mf點上升，并在冷卻過程中轉變?yōu)轳R氏體或貝氏體(即發(fā)生所謂二次淬火)。

增大回火脆性和碳鋼一樣，合金鋼也產生回火脆性，而且更明顯。這是合金元素的不利影響。在450℃-600℃間發(fā)生的第二類回火脆性(高溫回火脆性)主要與某些雜質元素以及合金元素本身在原奧氏體晶界上的嚴重偏聚有關，多發(fā)生在含Mn、Cr、Ni等元素的合金鋼中。這是一種可逆回火脆性，回火后快冷(通常用油冷)可防止其發(fā)生。鋼中加入適當Mo或W(0.5%Mo，1%W)也可基本上這類脆性。合金元素對鋼的機械性能的影響提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度，就要設法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機制主要有固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相(沉淀和彌散)強化。合金元素的強化作用，正是利用了這些強化機制。

用于制造重要工程結構和機器零件的鋼種稱為合金結構鋼。主要有低合金結構鋼、合金滲碳鋼、合金調質鋼、合金彈簧鋼、滾珠軸承鋼。低合金結構鋼用途主要用于制造橋梁、船舶、車輛、鍋爐、高壓容器、輸油輸氣管道、大型鋼結構等。性能要求高強度：一般其的屈服強度在300MPa以上。高韌性：要求延伸率為15%～20%，室溫沖擊韌性大于600kJ/m～800kJ/m。對于大型焊接構件，還要求有較高的斷裂韌性。良好的焊接性能和冷成型性能。低的冷脆轉變溫度。良好的耐蝕性。成分特點低碳：由于韌性、焊接性和冷成形性能的要求高，其碳含量不超過0.20%。加入以錳為主的合金元素。加入鈮、鈦或釩等輔加元素：少量的鈮、鈦或釩在鋼中形成細碳化物或碳氮化物，有利于獲得細小的鐵素體晶粒和提高鋼的強度和韌性。