碳钢的硬度是非常不均匀的，特别是大块的碳钢更是如此。克服这一因难的办法是在炼钢过程中，往钢水中加入适量的特殊元素，如铬、钨、锰、镍等等，制成合金钢。合金钢已被应用并将继鉄应用于许多方面，如用来制造切削工具、重武器以及汽车发动机的钢制部件等等。

在普通碳素钢基础上添加适量的一种或多种合金元素而构成的铁碳合金。根据添加元素的不同，并采取适当的加工工艺，可获得高强度、高韧性、耐磨、耐腐蚀、耐低温、耐高温、无磁性等特殊性能。

合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、钴、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中；锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体；铝、铜、镍、钴、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。

合金钢种类很多，按特性和用途又分为合金结构钢、不锈钢、耐酸钢、耐磨钢、耐热钢、合金工具钢、滚动轴承钢、合金弹簧钢和特殊性能钢（如软磁钢、永磁钢、无磁钢）等。

在钢中除含铁、碳和少量不可避免的硅、锰、磷、硫元素以外，还含有一定量的合金元素，钢中的合金元素有硅、锰、钼、镍、硌、矾、钛、铌、硼、铅、稀土等其中的一种或几种，这种钢叫合金钢 各的合金钢系统，随各自的资源情况、生产和使用条件不同而不同，国外以往曾发展镍、硌钢系统，我国则发现以硅、锰、钒、钛、铌、硼、铅、稀土为主的合金钢系统 合金钢在钢的总产量中约占百分之十几，一般是在电炉中冶炼的按用途可以把合金钢分为8大类，它们是：合金结构钢、弹簧钢、轴承钢、合金工具钢、高速工具钢、不锈钢、耐热不起皮钢，电工用硅钢。

合金钢根据各种元素在钢中形成碳化物的倾向，可分为三类：

①强碳化物形成元素，如钒、钛、铌、锆等。

这类元素只要有足够的碳，在适当的条件下，就形成各自的碳化物;仅在缺碳或高温的条件下,才以原子状态进入固溶体中。

②碳化物形成元素，如锰、铬、钨、钼等。这类元素一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体,如(Fe，Mn)3C、(Fe，Cr)3C等,如果含量超过一定限度（除锰以外），又将形成各自的碳化物,如(Fe，Cr)7C3、(Fe，W)6C等。

③ 不形成碳化物元素，如硅、铝、铜、镍、钴等。这类元素一般以原子状态存在于奥氏体、铁素体等固溶体中。合金元素中一些比较活泼的元素，如铝、锰、硅、钛、锆等，极易和钢中的氧和氮化合，形成稳定的氧化物和氮化物，一般以夹杂物的形态存在于钢中。锰、锆等元素也和硫形成硫化物夹杂。钢中含有足够数量的镍、钛、铝、钼等元素时能形成不同类型的金属间化合物。有的合金元素如铜、铅等，如果含量超过它在钢中的溶解度，则以较纯的金属相存在。

1．调质钢：中碳型合金钢，合金元素含量较低；强度较高；用于高温螺栓、螺母材料等。

2．弹簧钢：含碳量比调质钢高；经调质处理，强度较高，抗疲劳强度较高；用于弹簧材料。

3．滚动轴承钢：高碳型特种合金钢，合金含量较高；具有高而均匀的硬度和耐磨性；用于滚动轴承。

4．合金工具钢：量具钢 高碳型特种合金钢，合金元素含量较低；具有高的硬度和耐磨性，机加工性能好，稳定性好；用于量具材料。

5．特种性能钢：不锈钢 低碳高特种合金钢；抗腐蚀性好；用于抗腐蚀、部分可做耐热材料。

6．耐热钢：低碳高特种合金钢；耐热性能好；用于耐热材料、部分可做抗腐蚀材料。

7．低温钢：低碳特种合金钢，根据耐低温程度合金元素有高有低；抗低温性好；用于低温材料（专用钢为镍钢）。