扭转钢机能的第三种步骤是参与碳以表的合金资料，这种元素产生的个性是通常碳钢所不能达到的。用于合金化钢的约莫20种元素中的每一种都对微观组织和微观结构变动时的温度、保温功夫和冷却速杜仔分歧的影响。它们扭转铁素体和奥氏体之间的转变点，扭转溶液和扩散速度，并与其他元素竞争形成金属间化合物，如碳化物和氮化物。关于合金化若何影响热处置前提、微观结构和机能，有大量的经验资料。此表，在推算机的援手下，对道理有很好的理论理解，使工程师可能预测钢的微观结构和机能时，合金化，热轧，热处置，和冷成型的任何方式。

合金化成效的一个很好的例子是造作拥有优良焊接性的高强度钢。这不能仅用碳作为加强剂来实现，由于碳会在焊缝周围形成脆性区域，但能够通过维持低碳并增长少量其他加强元素来实现，如镍或锰。准则上，金属的强化是通过增长晶格结构对位错活动的阻力来实现的。位错是使金属得以形成的晶体晶格中的缺点。当像镍这样的元素被保留在铁氧体的固溶中，它们的原子就会嵌入铁晶格中，故障位错的移动。这种景象称为溶液硬化。

合金资料更大强度的增长是通过沉淀硬化,其中某些元素(如钛、铌、钒)不呆在固溶体在铁素体钢冷却而形成精密分散,极其微幼的硬质合金或氮化硅晶体,也有效地限度流动的混乱。此表，这些强碳化物或氮化物形成物中的大部门颗粒较幼，这是由于它们的析出物在冷却金属的再结晶过程中拥有成核效应并减缓晶体成长。出产幼晶粒是加强钢的另一种步骤，由于晶粒天堑也抑造了位错的流动。

合金资料对热处置有很强的影响，由于它们偏差于减缓原子在铁晶格中的扩散，从而延缓同生性转变。这意味着，例如，通常通过急剧淬火产生的极硬马氏体，能够在较低的冷却速度下产生。这导致更少的内应力，最沉要的是，一个更深的硬化区在工件。参与锰、钼、铬、镍和硼等元素可提高合金资料的淬透性。这些合金剂也允许在更高的温度下回火，从而在一样的硬度和强度下产生更好的延展性。