فولاد گسترده ترین آلیاژ صنعتی است و این گستردگی دلیل ندارد جز گستردگی پذیرش  عناصر آلیاژی توسط عنصر آهن. از مهم ترین  عناصری که به فولادها افزوده می گردند:مس ، سیلیسیم، سدیم، کرم، نیکل، کبالت، کربن، منیزیم، آلومینیوم، مولیبدن، آرسنیک و … می باشند.

قلع

نقطه تسلیم و مقاومت دربرابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد ولی در نورد سرد مشکل‌زا می‌باشد. زیرا افزایش این عنصر در فولاد باعث ایجاد ترکیباتی می‌شود که دمای ذوب آنها پایین می‌باشد.

نیکل

چقرمگی و مقاومت به ضربه را  به ویژه در دمای پایین و زیرصفر درجه سانتیگراد افزایش می دهد.از درشت دانگی فولاد جلوگیری می کند.استحکام و چقرمگی  فاز فریت را می افزاید.مقاومت به خوردگی و مقاومت به حرارت را افزایش می دهد.استحکام تسلیم و استحکام خستگی را می افزاید.  سختی و سختی پذیری را می افزاید.رسانایی حرارتی والکتریکی را به مقدار قابل توجهی می کاهد.عنصر مهمی در فولادهای با کاربرد در شرایط سرمایی و فولاد های مخازن نگهداری هیدروژن مایع می باشد.استحکام  را در فولادهای کوئنچ نشده یا آنیل شده افزایش می دهد.تماس با این فلز می تواند سبب بروزبیماری هایی همانند حساسیت های پوستی (خارش) و … گردد.

سیلیسیم

استحکام کششی وتسلیم را می افزاید ( به اندازه ی نصف اثر کربن، به ازای هر ۰٫۱درصد سیلیسیم , ۸MPa استحکام تسلیم را افزایش می دهد). تا مقدار ۰٫۳درصد سبب افزایش استحکام شده و تأثیری بر انعطاف پذیری ندارد ولی در مقدار بیش از ۰٫۴درصد انعطاف پذیری را به گونه ی قابل توجهی در فولادهای کربنی کاهش می دهد.

مقاومت به سایش را افزایش می دهد.به طور  قابل ملاحظه ای حد الاستیک را می افزاید (کاربرد در فولادهای فنر).نسوزندگی ومقاومت در برابر اکسیداسیون وپوسته دار شدن در دمای بالا را افزایش می دهد.قابلیت ماشینکاری را به دلیل حضورآخال های سیلیکاتی کاهش می دهد.سختی را افزایش داده (کمتراز اثر منگنز) وبه طور  میانگین سختی پذیری را می افزاید.قابلیت شکل پذیری  و آهنگری راکاهش می دهد.قابلیت جوشکاری را کاهش می دهد.در فولاد های کم کربن، اثر نامطلوب بر کیفیت سطحی دارد.

فسفر

مقدار فسفر در فولاد نباید از ۵% تجاوز کند. افزایش بیش ازحد فسفر باعث دانه درشت شدن فولاد می گردد. فسفر خاصیت ماشینکاری، براده برداری، سیالیت مذاب، شکنندگی در حالت سرد و استحکام در حالت گرم را افزایش داده و مقاومت در برابر ضربه را کاهش می دهد.

گوگرد

نقطه تسلیم و مقاومت در برابر کشش فولاد را تغییر نمی دهد. گوگرد در ترکیب هر فولادی وجود دارد و به علت کم بودن نقطه جوش ، در مذاب پایداری زیادی ندارد. مشکل اصلی فولادسازان مربوط به پدیده ترک برداری گرم یا سرخ شکنندگی است. لذا سعی می کنند تا حد امکان در صد گوگرد را کمتر کنند . در فولادهای خوش تراش وجود گوگرد عامل مهمی است.در واقع ، یکی از راههای افزایش قابلیت ماشینکاری ،اضافه کردن گوگرد به ترکـــیب فولاد است. وقتی ابزار برش روی سطح قطعه کار می کنند،به علت وجود سولفات منگنز طول پلیسه ها کوتاهتر می شوند و نقش روانکار را نیز ایفا می کنند و در نتیجه صافی سطح بیشتر می شود.

تنگستن

تنگستن کاربرد زیادی در تولید فولادهای ابزار داشته و اخیرا در تولید فولادهای پرآلیاژی مقاوم در برابر حرارت نیز استفاده می شوند. سختی پذیری را افزایش می دهد و کاربیدهای مقاوم در برابر سایش ایجاد کرده و بالاخص از افت سختی در دماهای بالا که امری رایج در نوک ابزار است جلوگیری می کند.

وانادیوم

با افزودن وانادیم به فولادهای ابزار و آلیاژی سختی پذیری آنها افزایش یافته و کاربیدهای کمپلکس در ریزساختار تشکیل می شود.

اخیرا وانادیم به عنوان عنصر آلیاژی در فولادهای کربنی میکروآلیاژی استفاده می شود. وتنها به مقدار کمی کافی است تا افزایش قابل توجهی در استحکام فولاد بدست آید.

این عنصر آلیاژی به دلیل خواص کاربید سازی و کوچک نمودن ریز ساختار به همراه نیوبیم و تیتانیوم در فولادهای میکرو آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. در فولاد های میکرو آلیاژی عناصر آلیاژی بیشتر از ۲۵% نمی باشد. این عناصر به تنهایی و یا به صورت ترکیبی باعث به وجود آمدن نیترات کربن در ریز ساختار شده و مقاومت فولاد را بالا می برند.

تیتانیوم

همانند وانادیوم دارای خاصیت کوچک نمودن ریز ساختارمی باشد ولی ای خاصیت آن نسبت به وانادیوم بیشتر است. به عنوان یک عنصر میکرو آلیاژی در فولادهای میکرو آلیاژی مورد استفاده قرار می گیرد. در فولاد های ضد زنگ نیز برای از بین بردن اثر مخرب کاربید کروم مورد استفاده قرار می گیرد.

نیوبیم

این عنصر قوی ترین خاصیت کوچک نمودن ریز ساختاردر فولادهای میکرو آلیاژی را دارا می باشد . در فولاد های ضد زنگ اثری مشابه تیتانیوم را داشته و به تنهایی ویا به همراه تیتانیوم مورد استفاده قرار می گیرد.

سرب

باعث کم شدن خاصیت نورد در فولاد می شود. کیفیت سطحی فولاد را کم می کند. به دلیل افزایش خاصیت شکل گیری فولاد در فولاد های اتومات بیشتر مورد استفاده می باشد.

ازت

یک عنصر مخرب می باشد. ازت موجب شکنندگی فولاد شده وخواص خم شدگی آن را تخریب می نماید.