不能滿足特殊性能的要求碳鋼在抗氧化、耐蝕、耐熱、耐低溫、耐磨損以及特殊電磁性等方面往往較差，不能滿足特殊使用性能的需求。合金鋼的分類按合金元素含量低合金鋼（合金元素總量低于5%）、中合金鋼（合金元素總量為5%-10%）、高合金鋼（合金元素總量高于10%）。按合金元素成分鉻鋼（Cr-Fe-C)、鉻鎳鋼（Cr-Ni-Fe-C)、錳鋼（Mn-Fe-C)、硅錳鋼（Si-Mn-Fe-C)。按小試樣正火或鑄態(tài)組織分珠光體鋼、馬氏體鋼、鐵素體鋼、奧氏體鋼、萊氏體鋼。按用途分合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼。合金調(diào)質(zhì)鋼用途合金調(diào)質(zhì)鋼廣泛用于制造汽車、拖拉機、機床和其它機器上的各種重要零件，如齒輪、軸類件、連桿、螺栓等。

熱處理特點這類鋼一般在熱軋空冷狀態(tài)下使用，不需要進行專門的熱處理。使用狀態(tài)下的顯組織一般為鐵素體+索氏體。牌號首部用數(shù)字標明碳含量。規(guī)定結(jié)構(gòu)鋼以萬分之一為單位的數(shù)字（兩位數(shù)）、工具鋼和特殊性能鋼以千分之一為單位的數(shù)字（一位數(shù)）來表示碳含量，而工具鋼的碳含量超過1%時，碳含量不標出。在表明碳含量數(shù)字之后，用元素的化學(xué)符號表明鋼中主要合金元素，含量由其后面的數(shù)字標明，平均含量少于1.5%時不標數(shù)，平均含量為1.5%～2.49%、2.5%～3.49%時，相應(yīng)地標以2、3。合金結(jié)構(gòu)鋼40Cr，平均碳含量為0.40%，主要合金元素Cr的含量在1.5%以下。合金工具鋼5CrMnMo，平均碳含量為0.5%，主要合金元素Cr、Mn、Mo的含量均在1.5%以下。專用鋼用其用途的漢語拼音字首來標明。如:滾珠軸承鋼，在鋼號前標以“G”。GCr15表示含碳量約1.0%、鉻含量約1.5%(這是一個特例，鉻含量以千分之一為單位的數(shù)字表示)的滾珠軸承鋼。Y40Mn，表示碳含量為0.4%、錳含量少于1.5%的易切削鋼等等。對于高級優(yōu)質(zhì)鋼，則在鋼的末尾加“A”字表明，例如20Cr2Ni4。

硬質(zhì)合金是以高硬度難熔金屬的碳化物（WC、TiC)米級粉末為主硬質(zhì)合金刀具。硬質(zhì)合金刀具要成分，以鈷（Co）或鎳（Ni）、鉬（Mo）為粘結(jié)劑，在真空爐或氫氣還原爐中燒結(jié)而成的粉末冶金制品。
 ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬的碳化物、氮化物、硼化物等，由于硬度和熔點特別高，統(tǒng)稱為硬質(zhì)合金。下面以碳化物為重點來說明硬質(zhì)含金的結(jié)構(gòu)、特征和應(yīng)用。
 ⅣB、ⅤB、ⅥB族金屬與碳形成的金屬型碳化物中，由于碳原子半徑小，能填充于金屬晶格的空隙中并保留金屬原有的晶格形式，形成間隙固溶體。在適當條件下，這類固溶體還能繼續(xù)溶解它的組成元素，直到達到飽和為止。因此，它們的組成可以在一定范圍內(nèi)變動（例如碳化鈦的組成就在TiC0.5～TiC之間變動），化學(xué)式不符合化合價規(guī)則。當溶解的碳含量超過某個極限時（例如碳化鈦中Ti︰C=1︰1），晶格型式將發(fā)生變化，使原金屬晶格轉(zhuǎn)變成另一種形式的金屬晶格，這時的間充固溶體叫做間充化合物。