鋼里面特定元素的去除或增加都要受到鋼所要求性能的制約。因初次和二次煉鋼過程中發(fā)生的熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)的副作用而在鋼中存在的大部分殘余固態(tài)和氣態(tài)元素，如硫、磷、氧、氮和氫，都是不希望含有的，而且會(huì)對鋼的質(zhì)量和性能產(chǎn)生明顯影響。除了特別牌號(hào)的鋼， 都希望降低這些元素的含量。其他元素（如碳、硅和錳）可以控制（即降低或提高）到所要求的水平上。還有一些合金添加，如鉻、鎳、鈦、銅等是由煉鋼時(shí)用的廢料帶進(jìn)來的殘留物，或者是為煉制特種合金鋼特意加入的。下面將簡單闡述這些元素的功效。
1、碳
它在鋼中無論是作為間隙式溶解于鐵里，還是碳化物析出，都是為了在一定的熱處理?xiàng)l件下控制其顯微組織的主要元素。對于鋼來說，碳是最為經(jīng)濟(jì)的強(qiáng)化元素，并且也是一直這么應(yīng)用的。不像軟鋼里的任何其他元素，它能夠提高硬度卻不會(huì)因此增加多少脆性，碳會(huì)使鋼的耐沖擊性下降。然而在進(jìn)行電弧焊時(shí)，為了避免在其熱影響區(qū)產(chǎn)生脆性，有必要將含碳量保持在某最大值之下。為了在所要求的淬硬性和焊接性之間進(jìn)行決定性的折中，常需要對鋼的含碳量做出抉擇，除了含碳量以外，還有其他途徑可以控制這兩種性能參數(shù)。
2、硫
它會(huì)通過“熱脆性”影響鋼的軋制質(zhì)量，即在軋制的過程中產(chǎn)生裂紋并撕裂，會(huì)降低其焊接性。硫的這種負(fù)面影響會(huì)隨著含銅量的增加和澆鑄溫度的提高而增大，也會(huì)隨著含錳量的增加而減小。由于能斷屑且不使切屑卷曲，故硫?qū)︿摰那邢餍允怯幸娴?。硫在鋼中大多作為長條形硫化物的夾雜物而存在，因此將降低其各向同性。
3、磷
“冷脆性” 或冷態(tài)條件下的脆性是由高含磷量所引起的，這還會(huì)在鑄造時(shí)增加初始偏析的可能性，對于高含碳量這種效應(yīng)還會(huì)更強(qiáng)。磷在一定程度上能夠提高鋼的強(qiáng)度，盡管由于其他方面的負(fù)面影響而不這么利用。與硫一樣磷也有助于提高鋼的易切削性。為人熟知，磷在薄鋼板軋制中能防止發(fā)生粘結(jié)。如與銅配合使用，磷可改善鋼在空氣中的耐腐蝕性。
4、硅
高含硅量可提高鋼的磁導(dǎo)率和增加其電阻。它還能提高鋼錠和其他一些鑄件的致密性，因?yàn)樗茏柚箽馀莺蜌饪椎男纬伞９璞话l(fā)現(xiàn)能減緩鐵素體的侵蝕速度。硅有助于提高鋼在大氣中的耐腐蝕性，尤其是在酸性的環(huán)境里。已經(jīng)知道，硅會(huì)影響一些臨界熱點(diǎn)（相變溫度），如Ac1 、Ac2 、Ar1 、Ar2 等（其定義可參見鐵碳相圖）。一般來說，隨著硅含量的增加，其塑性降低，而硬度、屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度得到提高。硅還可顯著降低石墨在鐵中的溶解度。
5、氮
氮具有相當(dāng)大的強(qiáng)化作用，并使鋼變脆。適量用于薄鋼板可增加強(qiáng)度并保持較好的成形性。氮能促使鋼的淬火時(shí)效和應(yīng)變時(shí)效，從而提高其硬度、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度，降低塑性，并提高其缺口沖擊的轉(zhuǎn)變溫度。高含氮量會(huì)導(dǎo)致動(dòng)態(tài)應(yīng)變時(shí)效或“藍(lán)脆”的發(fā)生。強(qiáng)氮化物形成元素，如鋁常用于防止應(yīng)變時(shí)效。在高速鋼里，氮化碳催生劑可用于提高其耐磨粒磨損性。氮?dú)膺€是一種晶粒細(xì)化劑。304L 不銹鋼的真空冶煉會(huì)造成氮的去除，從而使晶粒增大。這種大晶粒的粒度大小常會(huì)與薄壁管的厚度相當(dāng)。
6、氧
氧的大量存在會(huì)使鋼在鍛造或軋制時(shí)發(fā)生撕裂，并使鋼在驟冷時(shí)變脆。氧還生成鐵、錳氧化物，硅酸鹽和鋁硅酸鹽一類的夾雜物，這些夾雜物若未經(jīng)形狀控制就會(huì)降低鋼的缺口韌性。長條形的氧化鋁對于軸承鋼的抗接觸疲勞性是非常有害的。這些長條物很有可能是在連續(xù)鑄造的材料中產(chǎn)生的，這時(shí)鋁絲是在最后脫氧階段從鑄模的上面注入材料的。如果鑄模里夾雜物未經(jīng)很好的去除，就會(huì)在金屬內(nèi)形成氧化鋁的長條物。
7、氫
氫是作為氣體溶解，或有時(shí)作為甲烷或沼氣溶解而存在于鋼內(nèi)的。如果沒有進(jìn)行很好的脫氫，氫一定會(huì)產(chǎn)生脆化的效應(yīng)，使鋼喪失其塑性。通過在適中的溫度里焙燒可以將氫除出，從而使其塑性得以恢復(fù)。ω（H）超過0. 005%會(huì)造成剝落，成為內(nèi)裂紋或綻裂，通常都是在鍛造或軋制后的冷卻過程中發(fā)生的。在高碳、大截面鋼件的焊接過程中，如何去除氫仍是一個(gè)問題。在殘余拉應(yīng)力的作用下，氫常與鋼的延遲性脆性開裂有關(guān)。
8、錳
錳能夠提高鋼的強(qiáng)度，并改善其缺口韌性。錳的含量中超過硫化錳所需要的部分均以碳化錳或硅化錳的形式而存在。因軋制而形成的硫化錳夾雜物會(huì)引起“帶狀”組織。借助其能制約硫的能力，錳可提高鋼的鍛造性或被軋制的能力。而且由于低熔點(diǎn)硫化鐵的存在，錳是一種能將鐵轉(zhuǎn)變?yōu)殇?，或在熱變形加工和焊接中能防止產(chǎn)生撕裂或熱脆性的元素。錳還能提高鋼的沖擊強(qiáng)度，能在高溫軋制過程中延遲晶粒的粗化。還有報(bào)道稱，較高的含錳量可以提高鋼的塑性，但是因此也會(huì)增大產(chǎn)生淬火裂紋的可能性。錳能影響鋼的臨界溫度，還常代替碳用于提高鋼的焊接性，因此錳在鋼中的存在是不可或缺的。
9、其它元素
某些其他殘余元素，諸如鎳、銅、鉬、鉻和錫也會(huì)通過廢料加進(jìn)去。而在脫氧的過程中，也會(huì)造成鋁、釩、鈦、鋯等元素的存在。有時(shí)為了得到特殊的物理化學(xué)性質(zhì)，如沉淀強(qiáng)化、固溶強(qiáng)化、提高可焊接性、耐腐蝕性、切削性等，還要特意以不同的量加入這些元素。例如加入12% （質(zhì)量分?jǐn)?shù)）Cr 可使其成為不銹鋼（耐腐蝕性），而鎳可用于穩(wěn)定室溫下的奧氏體組織并提高300系列不銹鋼的冷加工性。
簡而言之，鎳、鉻、鉬、銅能提高鋼的淬硬性，但也會(huì)給要求高塑性的鋼， 如用于深沖壓用途的鋼，造成一些問題。這些元素還會(huì)改變熱處理的特征。鎳能在很大程度上作為晶粒的細(xì)化劑和鐵素體的強(qiáng)化劑使用，另外還能起到穩(wěn)定奧氏體的作用。在低溫下，鎳提高鋼的韌性， 也就是降低從塑性到脆性的轉(zhuǎn)變溫度。鉻一般在鋼內(nèi)形成碳化物，并可提高鋼的彈性極限、抗拉強(qiáng)度和硬度，而塑性則有所降低。鉻還能穩(wěn)定馬氏體組織，對鋼的耐腐蝕性產(chǎn)生很強(qiáng)的有利影響，盡管其w（Cr）要求超過12%。鉬可使鋼鍛造時(shí)，能在一個(gè)較大的溫度范圍里加熱而不至于燒傷。鋼中含有鉬，還有助于提高耐沖擊性和耐磨性，以及增加其韌性。
釩可增加抗沖擊性、疲勞強(qiáng)度和耐磨粒磨損性。即使含有很少量的釩也能提高鋼的抗拉強(qiáng)度和彈性比，而不會(huì)明顯降低其塑性。通過穩(wěn)定碳化物的析出， 釩可防止晶粒的粗化。很少量的錫對深沖壓鋼也是有害的。一般來說鋁是有益的，因?yàn)樗芷鸬郊?xì)化晶粒并降低對應(yīng)變時(shí)效的敏感性。然而，它會(huì)促使石墨化，對于高溫用途是不利的。其他脫氧劑，如微量的鈦或鋯一般對于鋼的性能都沒有什么影響。但是這些元素的某些有利的效能則要求其超過微量，因此要在二次冶煉中通過合金化來達(dá)到。例如鈦、鈮、鋯和釩都可作為微量合金元素使用，通過形成碳化物起到析出硬化劑的作用。
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