Thép hợp kim là thép (với thành phần chính là sắt và cacbon) được nấu pha trộn với các nguyên tố hoá học khác (đồng, mangan, niken,...) với tổng lượng nguyên tố thêm vào nằm khoảng từ 1,0% đến 50% tổng khối lượng hỗn hợp để cải thiện chất lượng thép thành phẩm. Tuỳ theo số lượng khác nhau của các nguyên tố và tỷ lệ của chúng trong thép mà thay đổi độ cứng, độ đàn hồi, tính dễ uốn, sức bền và khả năng chống oxy hoá của thép thành phẩm.
Carbon: hàm lượ ng C cho phép trong thép từ 0.1÷0.8%. Khi hàm lượ ng C càng nhiều thì sẽ
làm tăng độ cứng, sức bền kéo, uốn xoắn,
độ đàn hồi cũng tăng nhưng khihàm lượ ng C >95% thì sức bền giảm,độ deo giảm, và khó gia công.-Silic và Mangan: Nếu tỉ lệ thành phần của 2 nguyên tố này tăng thì thép sẽ tăng độ bền cơ học và độ cứng. Riêng Si làm cho tính đàn hồi của thép cao, có độ thẩm từ cao nên đượ c dùng làm lõi của máy biến thế. Mn làm tăng tính mài mòn của thép. Hàm lượ ng cho phép của Si từ 0,1÷0,35%, Mn: 0,2÷0,8%.-Phospho: P là nguyên tố có trong thép do lẫn từ quặng khi luyện gang đưa vào và luyện thép không khử hết. P làm tăng độ bền,độ cứng, làm tăng tính linh động của thép lỏng trong lò luyện. Nhưng nếu hàm lượ ng P lớ n làm thép dòn, chịu va chạm cơ học kém, không bi bien dạng tốt khi thép nguội. Hàm lượng P cho phép 0.05÷0.07%.- Lưu huynh: Là thành phần có hại thườ ng có do quá trình luyện gang và luyện thép không khử hết làm thép cứng, dòn, nóng cục bộ, hàm lượ ng cho phép là < 0,06%.Các nguyên tố khác như Cr, W, V, Ni, Mo tùy hàm lượ ng khác nhau và tùy theoyêu cầu k ỹthuật mà chúng có ảnh hưởg
rất lớ nđến tính chất cơ tinh của thép như Cr tăng độ cứng,độ mài mòn, chịu nóng khi ma sát
