谈到钢铁制件，大家普遍的印象不外乎冰冷坚硬、毫无美感。然而，每一件使用环境不同的制件，根据其功用的差异，都隐藏着一颗颗“绚烂多彩的”心脏，可谓可有千秋。
这一个个形态各异的“心脏”，指的就是钢铁的合金化。
不同类型的制件为获得所要求的组织结构、力学性能、物理性能、化学性能而特别在钢铁中加入某些元素，即称为合金化。铁、碳和合金元素是合金钢的基本组元，它们之间的相互作用构成的不同的性能结构。合金元素不仅可以改变相稳定性和组织演化过程，而且可能产生新相，从而改变材料原有的组织和性能。这些元素之间在原子结构、原子尺寸及晶体点阵上的差异，是材料成分、工艺、组织性能之间相互差异的根源所在。
一般来说，钢中的元素包括杂质元素与合金元素。杂质元素一般有三种情况：
1) 常存杂质：由冶炼工艺所残留的杂质，多为Mn、Si、Al，它们是由脱氧剂带入。作为杂质元素时，一般含量限制在：0.3%—0.7%Mn;0.2%—0.4%Si;0.01%—0.02%Al;0.01%—0.05%P;0.01%—0.04%S。
2) 隐存杂质：钢中极其微量的O、N、H，在钢中有一定的溶解度，难以测量。
3) 偶存杂质：这与炼钢过程中所使用的矿石和废钢有关，如Cu、Sn、Pb、Ni、Cr等。
杂质元素的存在，一般是有害的，会影响钢的性能，所以在冶金质量中都规定了其最高允许量。最典型的杂质元素是S、P、H、。S容易和Fe结合形成熔点为989℃的FeS相，会使钢在热加工过程中产生热脆性;P和Fe结合形成硬脆的Fe3P相，使钢在冷变形加工过程中产生冷脆性。H也可以留在钢中，形成所谓的白点，可导致的钢的氢脆。
在许多情况下，碳素钢的性能不能满足使用要求。为了提高钢的性能，必须在钢中加入合金元素，以改变其性能。为合金化目的加入其含量有一定范围的元素称为合金元素，相应的钢就称为合金钢。根据需要，加入的合金元素可多可少，多的可达20%—30%，如Cr;一般加入量为1%—2%，如Mn;少的是微量，如0.005%B。习惯上，把加入合金元素总量<5%的钢，称为低合金钢‘合金元素总量>10%的，称为高合金钢。在5%—10%之间的钢称为中合金钢。
目前钢铁中常用的合金元素有十几个，主要有Si、Mn、Cr、Ni、W、Mo、V、Ti、Nb、Al、Cu、B等。正是通过这些合金元素的加入，钢铁制件才真正拥有了“钢筋铁骨”。
