1. Cacbon (C): Khi hàm lượng cacbon trong thép tăng lên, giới hạn chảy và độ bền kéo tăng, nhưng độ dẻo và độ bền va đập giảm; Tuy nhiên, khi hàm lượng cacbon vượt quá 0,23%, khả năng hàn của thép bị suy giảm. Do đó, hàm lượng cacbon của thép kết cấu hợp kim thấp dùng để hàn thường không vượt quá 0,20%. Việc tăng hàm lượng cacbon cũng làm giảm khả năng chống ăn mòn khí quyển của thép, và thép có hàm lượng cacbon cao dễ bị ăn mòn trong không khí. Ngoài ra, cacbon có thể làm tăng tính giòn nguội và độ nhạy cảm với lão hóa của thép.

2. Silic (Si): Silic là chất khử oxy mạnh trong quá trình sản xuất thép, hàm lượng silic trong thép khử oxy thường là 0,12%-0,37%. Nếu hàm lượng silic trong thép vượt quá 0,50%, silic được gọi là nguyên tố hợp kim. Silic có thể cải thiện đáng kể giới hạn đàn hồi, giới hạn chảy và độ bền kéo của thép, và được sử dụng rộng rãi làm thép lò xo. Thêm 1,0-1,2% silic vào thép kết cấu tôi và ram có thể tăng cường độ bền lên 15-20%. Kết hợp với silic, molypden, vonfram và crom, nó có thể cải thiện khả năng chống ăn mòn và chống oxy hóa, và có thể được sử dụng để sản xuất thép chịu nhiệt. Thép cacbon thấp chứa 1,0-4,0% silic, với độ thẩm từ cực cao, được sử dụng làm thép điện trong ngành điện. Việc tăng hàm lượng silic sẽ làm giảm khả năng hàn của thép.

3. Mangan (Mn): Mangan là chất khử oxy và khử lưu huỳnh tốt. Thông thường, thép chứa 0,30-0,50% mangan. Khi thêm hơn 0,70% mangan vào thép cacbon, nó được gọi là "thép mangan". So với thép thông thường, nó không chỉ có độ dẻo dai đủ mà còn có độ bền và độ cứng cao hơn, giúp cải thiện khả năng tôi cứng và khả năng gia công nóng của thép. Thép chứa 11-14% mangan có khả năng chống mài mòn cực cao và thường được sử dụng trong gầu xúc, lớp lót máy nghiền bi, v.v. Khi hàm lượng mangan tăng lên, khả năng chống ăn mòn của thép bị suy yếu và hiệu suất hàn giảm.

4. Phốt pho (P): Nói chung, phốt pho là một nguyên tố có hại trong thép, nó làm tăng độ bền của thép nhưng lại làm giảm độ dẻo và độ dai của thép, làm tăng độ giòn nguội của thép, và làm suy giảm khả năng hàn và uốn nguội. Do đó, thông thường người ta yêu cầu hàm lượng phốt pho trong thép phải nhỏ hơn 0,045%, và yêu cầu đối với thép chất lượng cao thì thấp hơn.

5. Lưu huỳnh (S): Lưu huỳnh cũng là một nguyên tố có hại trong điều kiện bình thường. Nó làm cho thép trở nên giòn khi nóng, làm giảm độ dẻo và độ dai của thép, và gây ra các vết nứt trong quá trình rèn và cán. Lưu huỳnh cũng gây bất lợi cho hiệu suất hàn và làm giảm khả năng chống ăn mòn. Do đó, hàm lượng lưu huỳnh thường nhỏ hơn 0,055%, và đối với thép chất lượng cao thì nhỏ hơn 0,040%. Thêm 0,08-0,20% lưu huỳnh vào thép có thể cải thiện khả năng gia công, thường được gọi là thép dễ cắt gọt.

6. Nhôm (Al): Nhôm là chất khử oxy thường được sử dụng trong thép. Thêm một lượng nhỏ nhôm vào thép có thể tinh chỉnh kích thước hạt và cải thiện độ bền va đập; Nhôm cũng có khả năng chống oxy hóa và chống ăn mòn. Sự kết hợp của nhôm với crom và silic có thể cải thiện đáng kể khả năng bóc tách ở nhiệt độ cao và khả năng chống ăn mòn ở nhiệt độ cao của thép. Nhược điểm của nhôm là nó ảnh hưởng đến hiệu suất gia công nóng, hiệu suất hàn và hiệu suất cắt của thép.

7. Oxy (O) và nitơ (N): Oxy và nitơ là những nguyên tố có hại có thể xâm nhập từ khí lò khi kim loại được nấu chảy. Oxy có thể làm cho thép trở nên giòn ở nhiệt độ cao, và tác động của nó nghiêm trọng hơn so với lưu huỳnh. Nitơ có thể làm cho độ giòn ở nhiệt độ thấp của thép tương tự như phốt pho. Tác động lão hóa của nitơ có thể làm tăng độ cứng và độ bền của thép, nhưng làm giảm độ dẻo và độ dai, đặc biệt là trong trường hợp lão hóa biến dạng.

8. Niobi (Nb), vanadi (V) và titan (Ti): Niobi, vanadi và titan đều là các nguyên tố tinh luyện hạt. Việc bổ sung các nguyên tố này một cách thích hợp có thể cải thiện cấu trúc thép, tinh luyện hạt và cải thiện đáng kể độ bền và độ dẻo dai của thép.