1. 탄소(C): 강철의 탄소 함량이 증가함에 따라 항복 강도와 인장 강도는 증가하지만, 소성 및 충격 강도는 감소합니다. 또한, 탄소 함량이 0.23%를 초과하면 강철의 용접성이 저하됩니다. 따라서 용접에 사용되는 저합금 구조강의 탄소 함량은 일반적으로 0.20%를 넘지 않습니다. 탄소 함량이 증가하면 강철의 대기 부식 저항성도 감소하며, 고탄소강은 개방된 공기 중에서 쉽게 부식됩니다. 뿐만 아니라, 탄소는 강철의 저온 취성과 노화 민감성을 증가시킬 수 있습니다.

2. 실리콘(Si): 실리콘은 제강 공정에서 강력한 탈산제이며, 탈산강의 실리콘 함량은 일반적으로 0.12%~0.37%입니다. 강철의 실리콘 함량이 0.50%를 초과하면 실리콘을 합금 원소라고 합니다. 실리콘은 강철의 탄성 한계, 항복 강도 및 인장 강도를 크게 향상시키며 스프링강에 널리 사용됩니다. 담금질 및 템퍼링 처리된 구조용 강철에 1.0~1.2%의 실리콘을 첨가하면 강도가 15~20% 증가합니다. 실리콘, 몰리브덴, 텅스텐, 크롬과 함께 사용하면 내식성 및 내산화성을 향상시켜 내열강 제조에 사용될 수 있습니다. 실리콘 함량이 1.0~4.0%인 저탄소강은 자기 투과율이 매우 높아 전기 산업에서 전기 강판으로 사용됩니다. 실리콘 함량이 증가하면 강철의 용접성이 저하됩니다.

3. 망간(Mn): 망간은 우수한 탈산제 및 탈황제입니다. 일반적으로 강철에는 0.30~0.50%의 망간이 함유되어 있습니다. 탄소강에 0.70% 이상의 망간을 첨가하면 "망간강"이라고 합니다. 일반 강철에 비해 인성이 우수할 뿐만 아니라 강도와 경도가 높아 경화성 및 열간 가공성이 향상됩니다. 망간 함량이 11~14%인 강철은 내마모성이 매우 뛰어나 굴삭기 버킷, 볼밀 라이너 등에 널리 사용됩니다. 망간 함량이 증가함에 따라 강철의 내식성이 약해지고 용접 성능이 저하됩니다.

4. 인(P): 일반적으로 인은 강철에 유해한 원소로, 강철의 강도를 향상시키지만 가소성과 인성을 저하시키고, 냉간 취성을 증가시키며, 용접성 및 냉간 굽힘성을 저하시킵니다. 따라서 일반적으로 강철의 인 함량은 0.045% 미만이어야 하며, 고품질 강철의 경우 요구 조건이 더 낮습니다.

5. 황(S): 황은 일반적인 상황에서 유해한 원소입니다. 황은 강철을 고온에서 취성하게 만들고, 연성과 인성을 저하시키며, 단조 및 압연 과정에서 균열을 발생시킵니다. 또한 용접 성능을 저해하고 내식성을 떨어뜨립니다. 따라서 황 함량은 일반적으로 0.055% 미만이며, 고품질 강철의 경우 0.040% 미만입니다. 강철에 0.08~0.20%의 황을 첨가하면 가공성을 향상시킬 수 있으며, 이러한 강철을 쾌삭강이라고 합니다.

6. 알루미늄(Al): 알루미늄은 강철에 흔히 사용되는 탈산제입니다. 강철에 소량의 알루미늄을 첨가하면 결정립 크기를 미세화하고 충격 인성을 향상시킬 수 있습니다. 또한 알루미늄은 산화 방지 및 부식 방지 기능도 있습니다. 알루미늄을 크롬 및 실리콘과 함께 사용하면 강철의 고온 박리 성능과 고온 부식 저항성을 크게 향상시킬 수 있습니다. 하지만 알루미늄의 단점은 강철의 열간 가공성, 용접성 및 절단 성능에 영향을 미친다는 것입니다.

7. 산소(O) 및 질소(N): 산소와 질소는 금속 용융 시 용광로 가스에서 유입될 수 있는 유해 원소입니다. 산소는 강철을 고온 취성으로 만들며, 그 영향은 황보다 더 심각합니다. 질소는 강철의 저온 취성을 인과 유사하게 만듭니다. 질소의 시효 효과는 강철의 경도와 강도를 증가시키지만, 연성과 인성을 감소시키는데, 특히 변형 시효의 경우 더욱 그렇습니다.

8. 니오븀(Nb), 바나듐(V), 티타늄(Ti): 니오븀, 바나듐, 티타늄은 모두 결정립 미세화 원소입니다. 이들 원소를 적절히 첨가하면 강철의 구조를 개선하고 결정립을 미세화하여 강철의 강도와 인성을 크게 향상시킬 수 있습니다.