在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、鉻、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。
各國的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源情況、生產(chǎn)和使用條件不同而不同，國外以往曾發(fā)展鎳、鉻鋼系統(tǒng)，我國則發(fā)展以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、稀土為主的合金鋼系統(tǒng)。
合金鋼在鋼的總產(chǎn)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(jié)構(gòu)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 。
機(jī)械結(jié)構(gòu)鋼
這類鋼是指適用于制造機(jī)器和機(jī)械零件的合金鋼。它是在優(yōu)質(zhì)碳紊鋼的基礎(chǔ)上，適當(dāng)?shù)丶尤胍环N或數(shù)種合金元素，用來提高鋼的強(qiáng)度、韌性和淬透性。這類鋼通常要經(jīng)過熱處理(如調(diào)質(zhì)處理、表面硬化處理)后使用。主要包括常用的合金結(jié)構(gòu)鋼和合金彈簧鋼兩大類，其中包括調(diào)質(zhì)處理的合金鋼、表面硬化處理的合金鋼(滲碳鋼、氮化鋼、表面高頻淬火鋼等)、冷塑性成型用合金鋼(冷頂鍛用鋼、冷擠壓用鋼等)。按化學(xué)成分基本組成系列可分為Mn系鋼、SiMn系鋼、Cr系鋼、CrMo系鋼、CrNiMo系鋼、Nj系鋼、B系鋼等。
彈簧在沖擊、振動(dòng)或長期交變應(yīng)力下使用，所以要求彈簧鋼有高的抗拉強(qiáng)度、彈性極限、高的疲勞強(qiáng)度。在工藝上要求彈簧鋼有一定的淬透性、不易脫碳、表面質(zhì)量好等。
碳素彈簧鋼即含碳量wc在0.6%～0.9%范圍內(nèi)的優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼(包括正常和較高含錳量的)。合金彈簧鋼主要是硅錳系鋼種，它們的含碳量稍低，主要靠增加硅含量WSi(1.3%～2.8%)提高性能；另外還有鉻、鎢、釩的合金彈簧鋼。結(jié)合我國資源，并根據(jù)汽車、拖拉機(jī)設(shè)計(jì)新技術(shù)的要求，研制出在硅錳鋼基礎(chǔ)上加入硼、鈮、鉬等元素的新鋼種，延長了彈簧的使用壽命，提高了彈簧質(zhì)量。
鋼軌主要承受機(jī)車車輛的壓力及沖擊載荷，因此，要求有足夠的強(qiáng)度和硬度及一定的韌性。通常采用的鋼軌鋼是平爐和轉(zhuǎn)爐冶煉的碳素鋼，這種鋼含碳wc0.6%~0.8%，屬于中碳鋼和高碳鋼，但鋼中含錳量WMn較高，在0.6%~1.1%的范圍內(nèi)。
已廣泛采用普通低合金鋼鋼軌，如高硅軌、中錳軌、含銅軌、含鈦軌等。普通低合金鋼軌比碳素鋼軌耐磨、耐腐蝕，使用壽命有很大提高。
