1、H（氢）
H 是普通钢中极为有害的元素。钢中溶解有氢，会引发钢的氢脆以及白点等缺陷。氢如同氧和氮一样，在固态钢中的溶解度非常小。在高温状态下，氢会融入钢液，而在冷却过程中，由于来不及逸出，就会在组织中聚集，从而形成高压细微气孔。这些气孔会使钢的塑性、韧度和疲劳强度急剧下降，情况严重时，还会导致裂纹和脆断。氢脆一般会随着硬度和含碳量的增加而增加。
一方面，H 能够提升钢的磁导率。另一方面，H 会导致矫顽力增加，铁损也会增多，具体来说，加 H 后矫顽力可以增大 0.5 至 2 倍。
2、B（硼）
B 在钢中的主要作用在于提升钢的淬透性，借此能够节约其他较为稀贵的金属，像镍、铬、钼等。为达成这一目的，其含量通常被规定在 0.001%至 0.005%的范围内。它能够替代 1.6%的镍、0.3%的铬或者 0.2%的钼。需要注意的是，以硼代钼时，因为钼能够防止或降低回火脆性，而硼却有略微促进回火脆性的倾向，所以不能用硼将钼完全替代。
中碳碳素钢加入硼后，因为淬透性得到了提高，所以厚度在 20mm 以上的钢材在调质处理后性能能得到很大改善。基于此，40B 和 40MnB 钢可以用来代替 40Cr 钢，一些钢也可以代替渗碳钢。然而，硼的作用会随着钢中碳含量的增加而减弱甚至消失，在挑选含硼渗碳钢时，必须要考虑到零件渗碳之后，渗碳层的淬透性会比芯部的淬透性低这一特性。
弹簧钢通常要求完全淬透。一般来说，弹簧的面积不大，所以采用含硼钢是有利的。然而，对于高硅弹簧钢，硼的作用波动较大，不太方便采用。
硼对氮及氧具有强的亲和力。在沸腾钢中加入 0.007%的硼，能够消除钢的时效现象。
3、C（碳）
C 是主要元素，其重要性仅次于铁。C 会对钢材的诸多方面产生直接影响，包括强度、塑性、韧性以及焊接性能等。
当钢中的含碳量处于 0.8%以下时，随着含碳量逐步增加，钢材的强度会提升，硬度也会提高；与此同时，塑性会降低，韧性也会下降。然而，当含碳量达到 1.0%以上时，随着含碳量继续增加，钢材的强度却会下降。
钢材含碳量增加时，其焊接性能会变差。当含碳量大于 0.3%时，钢材的可焊性会显著下降。同时，钢材的冷脆性和时效敏感性会增大，耐大气锈蚀性也会下降。
4、N（氮）
N 对钢材性能的影响与碳、磷相近。氮含量增加时，能使钢材的强度明显提高，而塑性尤其是韧性会显著降低，可焊性变差，冷脆性加剧。同时，还会增加时效倾向以及冷脆性和热脆性，对钢的焊接性能和冷弯性能造成损坏。所以，应当尽量降低和限制钢中的含氮量。通常规定氮含量不应高于 0.018%。
氮与铝、铌、钒等元素配合时，能够减少这些元素的不利影响，进而改善钢材性能，所以可以作为低合金钢的合金元素来使用。对于有些牌号的不锈钢，适当提高 N 的含量，就可以减少 Cr 的使用量，这样能够有效降低成本。
5、O（氧）
O 在钢中属于有害元素。在炼钢过程中，它会自然进入钢中。即便在炼钢末期会加入锰、硅、铁和铝进行脱氧操作，但也无法将其除尽。钢水在凝固期间，溶液中的氧会与碳发生反应，从而生成一氧化碳，进而可能造成气泡。氧在钢中主要以 FeO、MnO、SiO2、Al2O3 等夹杂的形式存在，这会使钢的强度和塑性降低，尤其对疲劳强度、冲击韧性等方面有着严重的影响。
氧会使硅钢的磁时效作用更加剧烈。
6、Mg（镁）
镁可以让钢里的夹杂物数量变少，夹杂物尺寸也会减小，夹杂物分布会变得均匀，夹杂物形态会得到改善等。微量的镁能够对轴承钢的碳化物尺寸以及分布进行改善，含镁的轴承钢其碳化物颗粒细小且分布均匀。当镁的含量处于 0.002%至 0.003%这个范围时，它的抗拉强度和屈服强度会增加 5%以上，而塑性基本上不会发生变化。
7、Al（铝）
铝被加入钢中作为脱氧剂或合金化元素，铝的脱氧能力比硅和锰强很多。铝在钢中主要起到细化晶粒的作用，还能固定钢中的氮。这样做可以显著提升钢的冲击韧性，降低冷脆倾向和时效倾向性。例如，D 级碳素结构钢要求钢中的酸溶铝含量不小于 0.015%，深冲压用冷轧薄钢板 08AL 则要求钢中的酸溶铝含量为 0.015%至 0.065%。
铝能够提升钢的抗腐蚀性能。尤其在与钼、铜、硅、铬等元素配合使用的情况下，抗腐蚀性能的提升效果更为显著。
铬钼钢含 Al 能增加其耐磨性。铬钢含 Al 也可增加其耐磨性。高碳工具钢中有 Al 会使产生淬火脆性。铝的缺点包括影响钢的热加工性能、焊接性能以及切削加工性能。
8、Si（硅）
Si 在炼钢过程中起着重要的作用，它是还原剂和脱氧剂。在碳钢的很多材质中，都含有 0.5%以下的 Si。这些 Si 通常是在炼钢过程中，作为还原剂和脱氧剂被带入到钢中的。
硅可溶于铁素体和奥氏体中，能提高钢的硬度和强度。它的作用仅次于磷，比锰、镍、铬、钨、钼、钒等元素的作用强。然而，当含硅量超过 3%时，会显著降低钢的塑性和韧性。硅还能提高钢的弹性极限、屈服强度和屈服比（σs/σb），以及疲劳强度和疲劳比（σ-1/σb）等。这就是硅或硅锰钢可作为弹簧钢种的原因。
硅能够降低钢的密度，也能够降低钢的热导率和电导率。它可以促使铁素体晶粒变得粗化，还能降低矫顽力。硅具有减小晶体各向异性倾向的作用，这使得磁化变得容易，磁阻也会减小。因此，硅可用于生产电工用钢，所以硅钢片的磁阻滞损耗比较低。硅能够提高铁素体的导磁率，让钢片在较弱磁场下能有较高的磁感强度。然而，在强磁场下，硅会降低钢的磁感强度。由于硅有很强的脱氧力，所以能减少铁的磁时效作用。
含硅的钢在氧化气氛里进行加热操作时，其表面会形成一层物质，这层物质是 SiO2 薄膜，通过这种方式能够提升钢在高温状态下的抗氧化性。
硅会促使铸钢中的柱状晶进行成长，并且会降低铸钢的塑性。当硅钢在加热后冷却速度较快时，由于硅钢的热导率较低，会导致钢的内部和外部温差较大，进而会使钢发生断裂。
硅会降低钢的焊接性能。因为硅与氧的结合能力比铁强，在焊接过程中容易生成低熔点的硅酸盐，这会增加熔渣和融化金属的流动性，进而引起喷溅现象，对焊接质量产生影响。硅是一种良好的脱氧剂。当用铝进行脱氧时，酌情添加一定量的硅，能够显著提高脱氧的效果。在钢中本来就有一定量的硅残存着，这是因为在炼铁和炼钢过程中，硅作为原料被带入了钢中。在沸腾钢中，硅限制在，有意加入时，则在炼钢时加入硅铁合金。
9、P（磷）
磷是通过矿石进入钢中的，通常来讲磷属于有害元素。磷能够使钢材的强度和硬度提升，然而却会导致塑性和冲击韧性明显降低。尤其在低温状态下，它会让钢材明显变得脆弱，这种现象被称作“冷脆”。“冷脆”会使钢材的冷加工以及焊接性变差，含磷的量越高，冷脆性就越大，所以在钢中对含磷量的控制比较严格。高级优质钢的磷含量小于 0.025%；优质钢的磷含量小于 0.04%；普通钢的磷含量小于 0.085%。
P 具有固溶强化以及冷作硬化的作用，且效果良好。它与铜联合使用时，能够提高低合金高强度钢的耐大气腐蚀性能碳元素对钢材性能的影响，然而却会降低该钢的冷冲压性能。当它与硫、锰联合使用时，能够改善切削性，同时也会增加回火脆性以及冷脆敏感性。
磷能够提高比电阻。因为容易粗晶，所以能够使矫顽力和涡流损失降低。在磁感方面，在弱中磁场下，磷含量高的钢磁感会提高。含 P 硅钢的热加工并不困难。但是，它会使硅钢具有冷脆性，其含量不应超过 0.15%（例如冷轧电机用硅钢含 P = 0.07～0.10%）。
磷在强化铁素体方面的作用最为强大。P 对于硅钢的再结晶温度以及晶粒长大所产生的影响，会比同等硅含量所起到的作用超出 4 至 5 倍。
10、S（硫）
硫的来源是炼钢的矿石与燃料焦炭。钢中存在一种有害元素是硫。硫在钢中以硫化铁(FeS)的形态存在。FeS 会和 Fe 形成低熔点(985℃)的化合物。钢材热加工温度一般在 1150～1200℃以上。所以在钢材热加工时，因为 FeS 化合物过早熔化，会导致工件开裂。这种现象被称作“热脆”。硫会降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制过程中会造成裂纹。并且硫对焊接性能不利，还会降低耐腐蚀性。对于不同等级的钢，硫的含量要求不同，高级优质钢：S＜0.02%～0.03%；优质钢：S＜0.03%～0.045%；普通钢：S＜0.055%～0.7%以下。
其切屑发脆，所以能得到非常光泽的表面。因此，可用于制造要求负荷不大但具有高表面光洁度的钢制件（即快削钢，如 Cr14），这些钢制件有意加进少量的硫（含量为 0.2～0.4%）。某些高速钢工具钢会进行硫化表面处理。
11、K/Na（钾/钠）
钾/钠能让白口铁中的碳化物团球化，从而使白口铁（以及莱氏体钢）在硬度不变的情况下，韧性提升两倍多；还能让球墨铸铁的组织变得更细，使蠕铁的处理过程更加稳定；它是强烈促进奥氏体化的元素，比如能把奥氏体锰钢的锰/碳比从 10:1 到 13:1 降低到 4:1 到 5:1 。
12、Ca（钙）
钢中加钙能够使晶粒细化，能够部分脱硫，还能够改变非金属夹杂物的成分、数量和形态。这种作用与钢中加稀土的作用基本上是相似的。
改善了钢在耐蚀性方面的性能；改善了钢在耐磨性方面的性能；改善了钢在耐高温和低温方面的性能；提高了钢在冲击韧性方面的性能；提高了钢在疲劳强度方面的性能；提高了钢在塑性方面的性能；提高了钢在焊接性能方面的性能；增加了钢在冷镦性方面的性能；增加了钢在防震性方面的性能；增加了钢在硬度方面的性能；增加了钢在接触持久强度方面的性能。
铸钢中加入钙，能使钢水的流动性大幅提高；能让铸件的表面光洁度得到改善；还能消除铸件中组织的各向异性；并且其铸造性能、抗热裂性能、机械性能和切削加工性能都有不同程度的提升。
钢中加入钙，能够改善抗氢致裂纹的性能，也能够改善抗层状撕裂的性能，这样就可以延长设备和工具的使用寿命。钙加入到母合金中，既可以用作脱氧剂，又可以用作孕育剂，同时还能起到微合金化的作用。
13、Ti（钛）
钛对氮、氧、碳都有极强的亲和力，它与硫的亲和力比铁强，所以它是一种良好的脱氧去气剂，也能有效固定氮和碳。钛虽然是强碳化物形成元素，但不会和其他元素联合形成复合化合物。碳化钛结合力很强，很稳定，不易分解碳元素对钢材性能的影响，在钢中只有加热到 1000℃以上时，才能够缓慢地溶入固溶体中。
碳化钛微粒在未溶入之前，能够起到阻止晶粒长大的作用。因为钛与碳之间的亲和力比铬和碳之间的亲和力要大得多，所以在不锈钢中常常使用钛来固定其中的碳，以此消除铬在晶界处的贫化现象，进而能够消除或减轻钢的晶间腐蚀。
钛是强铁氧体形成元素之一。它极大地提高了钢的 A1 和 A3 温度。钛在普通低合金钢中能够提升塑性和韧性。因为钛固定了氮和硫并形成碳化钛，所以提高了钢的强度。经过正火处理可以使晶粒细化，析出形成的碳化物能够使钢的塑性和冲击韧性得到显著的改善。含钛的合金结构钢，具有良好的力学性能和工艺性能，其主要的缺点是淬透性稍微差一些。
高铬不锈钢中通常要加入钛，其加入量约为碳含量的 5 倍。这样做能提高钢的抗蚀性，主要是抗晶间腐蚀方面的抗蚀性，同时也能提高钢的韧性。并且还能组织钢在高温时出现晶粒长大的倾向，以及改善钢的焊接性能。
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