Thép hợp kim dùng để chỉ việc bổ sung các nguyên tố hợp kim khác ngoài sắt và cacbon vào thép, được gọi là thép hợp kim. Một hợp kim sắt từ được hình thành bằng cách thêm một lượng thích hợp của một hoặc nhiều nguyên tố hợp kim trên cơ sở thép cacbon thông thường. Bằng cách thêm các yếu tố khác nhau và áp dụng các kỹ thuật xử lý thích hợp, có thể thu được các đặc tính đặc biệt như độ bền cao, độ bền cao, khả năng chống mài mòn, chống ăn mòn, chịu nhiệt độ thấp, chịu nhiệt độ cao và các đặc tính không từ tính.

Các nguyên tố hợp kim chính của thép hợp kim bao gồm silicon, mangan, crom, niken, molypden, vonfram, vanadi, titan, niobi, zirconi, coban, nhôm, đồng, boron, đất hiếm, v.v.

Vanadi, titan, niobi, zirconi và các nguyên tố khác là các nguyên tố tạo thành cacbua mạnh trong thép. Chỉ cần có đủ cacbon, trong điều kiện thích hợp, chúng có thể tạo thành cacbua của riêng mình. Khi thiếu cacbon hoặc ở điều kiện nhiệt độ cao, chúng đi vào dung dịch rắn ở trạng thái nguyên tử; Mangan, crom, vonfram và molypden là các nguyên tố tạo thành cacbua, với một số đi vào dung dịch rắn ở trạng thái nguyên tử và phần còn lại tạo thành cacbua hợp kim loại chuyển vị; Nhôm, đồng, niken, coban, silicon và các nguyên tố khác không tạo thành cacbua và thường tồn tại trong dung dịch rắn ở trạng thái nguyên tử.