合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、鈷、鋁、銅、硼、稀土等。
其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當條件下，就能形成各自的碳化物，當缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態進入固溶體中；錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體；鋁、銅、鎳、鈷、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態存在于固溶體中。
作用
合金結構鋼圓鋼
1、碳（C）：鋼中含碳量增加，屈服點和抗拉強度升高，但塑性和沖擊性降低，當碳含量超過0.23%時，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結構鋼，含碳量一般不超過0.20%。碳量高還會降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時效敏感性。
2、硅（Si）：在煉鋼過程中加硅作為還原劑和脫氧劑，所以鎮靜鋼含有0.15－0.30%的硅。如果鋼中含硅量超過0.50-0.60%硅就算合金元素。硅能顯著提高鋼的彈性極限，屈服點和抗拉強度，故廣泛用于作彈簧鋼。在調質結構鋼中加入1.0－1.2%的硅，強度可提高15－20%。硅和鉬、鎢、鉻等結合，有提高抗腐蝕性和抗氧化的作用，可制造耐熱鋼。含硅1－4%的低碳鋼，具有極高的導磁率，用于電器工業做矽鋼片。硅量增加，會降低鋼的焊接性能。
合金圓鋼合金調質鋼
1、性能特點 調質處理后具有高強度與很好塑性及韌性的配合，即具有良好的綜合力學性能。
2、化學成分特點 中碳鋼（0.3~0.5%)合金元素主要有Cr、Mn、Ti、Mo等，主要作用是提高淬透性、細化晶粒和防止過熱。
3、熱處理特點 預先熱處理為退火或正火，終熱處理為淬火+高溫回火。
4、常用鋼種 40Cr、40CrMn等。以40Cr制作拖拉機連桿螺栓的生產工藝路線如下：鍛造、正火、粗加工、調質、精加工、裝配
合金彈簧鋼
1、性能特點 制造各種彈性元件如常圈簧、板簧等。要求具有高的彈性極限、高的屈強比、高的疲勞強度以及足夠的韌性。
2、化學成分特點 含碳量（0.5~0.7%)合金元素主要有Mn、Si、Cr、V、Mo等，主要作用是提高淬透性和回火穩定性，防止回火脆性。
3、熱處理特點
（1）熱成型彈簧（尺寸≥8mm的大型彈簧）下料、加熱（Ac3+~100℃）、成型、余熱淬火、中溫回火（~430℃）、產品
（2）冷成型彈簧（尺寸≤8mm小型彈簧）下料、冷撥鋼絲冷卷成型、低溫退火、產品
4、常用鋼種：60Si2Mn
各國的合金圓鋼鋼系統，隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同，國外以往曾發展鎳、硌鋼系統，我國則發現以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土為主的合金鋼系統 合金鋼在鋼的總產量中約占百分之十幾，一般是在電爐中冶煉的按用途可以把合金鋼分為8大類，它們是：合金結構鋼、彈簧鋼、軸承鋼、合金工具鋼、高速工具鋼、不銹鋼、耐熱不起皮鋼，電工用硅鋼。
調質鋼
1．中碳型合金鋼，合金元素含量較低；
2．強度較高；
3．用于高溫螺栓、螺母材料等。 [8]
彈簧鋼
1、含碳量比調質鋼高；
2經調質處理，強度較高 抗疲勞強度較高；
3用于彈簧材料。
滾動軸承鋼
1高碳型合金鋼，合金含量較高；
2具有高而均勻的硬度和耐磨性；
3用于滾動軸承。
圓鋼是指截面為圓形的實心長條鋼材。其規格以直徑表示，單位毫米(mm)，如“ 50mm”即表示直徑為50毫米的圓鋼。
（3）高碳鋼
常稱工具鋼，含碳量從0.60%至1.70%，可以淬硬和回火。錘，撬棍等由含碳量0.75%的鋼制造； 切削工具如鉆頭，絲攻，鉸刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的鋼制造。
按鋼的品質分類
按鋼的品質可分為普通碳素鋼和優質碳素鋼。
（1）普通碳素結構鋼又稱普通碳素鋼，對含碳量、性能范圍以及磷、硫和其他殘余元素含量的限制較寬。在中國和某些 根據交貨的保證條件又分為三類：甲類鋼（A類鋼）是保證力學性能的鋼。乙類鋼（B類鋼）是保證化學成分的鋼。特類鋼(C類鋼）是既保證力學性能又保證化學成分的鋼，常用于制造較重要的結構件。中國生產和使用多的是含碳量在0.20%左右的A3鋼（甲類3號鋼），主要用于工程結構。
有的碳素結構鋼還添加微量的鋁或鈮（或其他碳化物形成元素）形成氮化物或碳化物微粒，以限制晶粒長大，使鋼強化，節約鋼材。在中國和某些 ，為適應專業用鋼的特殊要求，對普通碳素結構鋼的化學成分和性能進行調整，從而發展了一系列普通碳素結構鋼的專業用鋼（如橋梁、建筑、鋼筋、壓力容器用鋼等）。
（2）優質碳素結構鋼和普通碳素結構鋼相比，硫、磷及其他非金屬夾雜物的含量較低。根據含碳量和用途的不同，這類鋼大致又分為三類：
①小于0.25%C為低碳鋼，其中尤以含碳低于0.10%的08F08Al等，由于具有很好的深沖性和焊接性而被廣泛地用作深沖件如汽車、制罐……等。20G則是制造普通鍋爐的主要材料。此外，低碳鋼也廣泛地作為滲碳鋼，用于機械制造業。