低合金结构钢
以低碳碳素结构钢(碳含量0.1%-0.2%)为基体，加入少量合金元素(<3%)后可以配制出低合金结构钢。低合金结构钢中所加入的合金主要是Mn，起固溶强化，增加珠光体以及细化珠光体的作用，辅以一定的V,Nb,Ti,Al,Cu,Ni,Cr等元素，可能还会添加一些稀土元素。Cu,Al可以提高耐腐蚀能力；Ni,Cr可以增强固溶强化，并使得钢在正火后得到贝氏体；V,Nb,Ti能够形成细小的合金碳化物或氮化物，起细化晶粒和弥散强化的作用。
低合金结构钢的强度、塑性、韧性较低碳素钢而言更好，具有优良的焊接性能。具有代表性的低合金结构钢是Q345(16Mn)，其价格低廉，性能可靠，广泛用于各种桥梁、管道等结构中。Al,Cu等元素的加入使得低合金钢具有一定的耐腐蚀性能。
低合金结构钢一般以热轧状态供应。对于厚度大于20mm的低合金结构钢，建议进行正火以稳定组织。
合金渗碳钢
某些工况比较恶劣的零件，例如汽车变速箱齿轮等，既要求表面硬度高、耐磨性好，又因为交变载荷的存在要求心部具有良好的韧性。在低合金钢的表面进行渗碳处理能够比较好地满足以上需求。这种钢材称为合金渗碳钢。
合金渗碳钢的碳含量在0.1%-0.25%区间内，主要添加Mn,Cr,Ni等元素，以固溶强化铁素体，提高淬透性，增强韧性。同时，辅以一定含量的强碳化物形成元素Ti,V,Mo等，形成细小弥散碳化物以细化晶粒，防止奥氏体长大。Ni能够提高韧性。Mo和W还能够防止出现第二类回火脆性。
对于低合金钢而言，常常以正火作为预先热处理步骤，以改善切削性能。对于合金含量较高的钢来说，由于其淬透性好，一般能够空冷得到马氏体，因此一般在正火后高温回火作为预先热处理步骤，得到回火索氏体。
合金渗碳钢的渗碳温度在900-950度左右，保温时间较长，一般以淬火加低温回火作为最终热处理步骤。最终热处理完成后，表面一般为马氏体+残余奥氏体+细小的碳化物，如果心部完全淬透，则心部为低碳马氏体；如果心部没有淬透，则心部为屈氏体、少量马氏体及铁素体。这样便能够达到表硬内韧的性能要求。
合金渗碳钢还分低淬透性渗碳钢、中淬透性渗碳钢与高淬透性渗碳钢。低淬透性渗碳钢以20Cr为代表，中淬透性渗碳钢以20CrMnTi为代表，高淬透性渗碳钢以12Cr2Ni4为代表。
汽车变速器齿轮的加工工艺
视情况而选定20Cr或者20CrMnTi为材料。加工流程：下料-锻造-正火-粗加工-渗碳-淬火-低温回火-精加工
具体加工实现：将坯料加热至Ac3以上30-50度保温后空冷，经过粗加工后加热至900-950度长时间渗碳，然后环冷至800-820度后油冷淬火至室温，再加热至180-200度进行低温回火。
表面组织：回火马氏体+残余奥氏体+残余弥散的碳化物。心部组织：低碳马氏体（淬透）或屈氏体+少量马氏体+铁素体（未淬透）
性能：表面耐磨、硬度高，心部韧性高、强度大。正火目的：提高硬度，改善切削性能。
合金调质钢
调质钢一般用于制造传动轴等部件。调质钢选用含碳量再0.25%-0.5%之间的中碳钢，因为假若含碳量太低，淬回火后表面硬度不足；假如含碳量太高，则钢的塑性、韧性达不到要求。选择中碳钢可以满足较为综合的机械性能要求。
合金调质钢的主要合金元素为Mn,Cr,Ni,Si，主要作用是增大淬透性。除了B以外都能固溶强化，提高钢的韧性与强度。辅料会加一些强碳形成元素，如Mo,V,Ti等，形成细小的弥散碳化物达到弥散强化的效果。Al的加入可以增强氮化作用。Mo和W能够防止第二类回火脆性。
合金调质钢的预先热处理宜使用正火或退火。合金含量较低的调质钢正火后硬度提高，能够改善切削性能。合金含量较高的调质钢正火空冷后会得到马氏体，硬度太高，不利于切削加工，因此要进行一次650-700度的高温回火得到回火索氏体后再进行切削加工。
合金调质钢的最终热处理是调质，得到回火索氏体。回火索氏体的韧性、塑性和强度均优于铁素体和片状珠光体。注意，当没有完全淬透时，调质钢内的游离铁素体会严重影响调质钢的疲劳强度。例如45钢由于不加合金元素，传动轴心部强度达不到要求容易断裂，换用40Cr后能够完全淬透。对于40Cr回火后快冷以防止产生第二类回火脆性。如果对于表面有硬度要求，可以采取氮化操作，常用的氮化钢是38CrMoAl。（含有Al的合金钢一般都是氮化钢）
低淬透性合金调质钢代表40Cr，中淬透性合金调质钢代表40CrMnTi，高淬透性合金调质钢代表40CrMnMo
弹簧钢
碳素弹簧钢的碳含量在0.6%-0.9%，合金弹簧钢的碳含量在0.5%-0.7%。合金弹簧钢的主要添加元素为Si,Mn,Cr，目的是增大淬透性，固溶强化铁素体，提高弹性极限，其中Si还能起增大屈强比的作用。辅加元素为Mo,V,W，除了作为强碳形成元素可以形成弥散碳化物起弥散强化作用外，Mo,W两元素还起消除第二类回火脆性，稳定回火组织的作用。
弹簧钢可以分成冷成型和热成型弹簧钢。
冷成型弹簧钢又根据加工方式的不同分成以下几种类型：1. 以退火状态供应的弹簧钢，其室温组织为片状珠光体和铁素体，经过淬火加中温回火可以得到高弹性极限的回火屈氏体。2. 铅浴等温淬火冷拉钢丝，这种钢丝经过通电加热奥氏体化之后，置于500-550度的铅浴中等温淬火，分解称屈氏体组织，然后经过多次冷拉得到所需直径。这种钢材只需要一次200-300度的去应力退火即可直接使用。它的抗拉强度非常高，但是铅浴时组织的分解不太均匀。3. 油淬强化的弹簧钢丝，这种钢丝使用油冷淬火后中温回火的加工工艺，卷成弹簧后进行去应力退火即可。虽然抗拉强度比铅浴等温淬火冷拉钢丝要低，但是成分比较均匀，被广泛用于各种机械弹簧中。
热成型弹簧钢的坯料加热至950-980度热拉成型后用余温淬火，再进行中温回火得到回火屈氏体。为了提高疲劳强度，热成型弹簧钢往往要进行一次喷丸处理，在表面形成残余应力。
常用的弹簧钢分为碳素弹簧钢和合金弹簧钢。常用的碳素弹簧钢有65,70,85,65Mn，常用的合金弹簧钢有60Si2Mn。应用最广泛的还是60Si2Mn，它的价格低廉，性能强大，被广泛用于各种场合。
滚动轴承钢
滚动轴承钢的碳含量在0.95%-1.15%范围内，主要添加的元素为Cr，起增大淬透性，形成含Cr渗碳体，固溶强化，细化晶粒以在淬火后得到隐晶马氏体。辅加元素为Si和Mn，它们也能提高淬透性，提高回火稳定性。
滚动轴承钢是过共析钢，加工前应进行过球化退火，使得钢中的渗碳体球化，降低钢的硬度，改善切削性能。滚动轴承钢的淬火温度在Ac3和Accm之间，即要进行不完全奥氏体化，以保证得到隐晶马氏体、球化渗碳体和一定的残余奥氏体。淬火完后应该及时进行冷处理，使得残余奥氏体完全转变为马氏体，以保证滚动轴承的几何尺寸不因残余奥氏体的组织转变而发生变化。冷处理温度在-60~-80度左右。处理完后进行150-160度的低温回火。磨削加工后还应进行低于原回火温度20-30度的附加回火，进一步稳定尺寸。
常用的滚动轴承钢是GCr15。需要指出的是，为了与其他钢种相区分，滚动轴承钢的Cr标注为千分之一，即GCr15表示Cr含量为1.5%。