提高鋼的強度是加入合金元素的主要目的之一。欲提高強度，就要設法增大位錯運動的阻力。金屬中的強化機制主要有固溶強化、位錯強化、細晶強化、第二相(沉淀和彌散)強化。合金元素的強化作用，正是利用了這些強化機制。

1.對退火狀態(tài)下鋼的機械性能的影響

結構鋼在退火狀態(tài)下的基本相是鐵素體和碳化物。合金元素溶于鐵素體中，形成合金鐵素體，依靠固溶強化作用，提高強度和硬度，但同時降低塑性和韌性。

2.對退火狀態(tài)下鋼的機械性能的影響

由于合金元素的加入降低了共析點的碳含量、使C曲線右移，從而使組織中的珠光體的比例增大，使珠光體層片距離減小，這也使鋼的強度增加，塑性下降。但是在退火狀態(tài)下，合金鋼沒有很大的優(yōu)越性。

由于過冷奧氏體穩(wěn)定性增大，合金鋼在正火狀態(tài)下可得到層片距離更小的珠光體，或貝氏體甚至馬氏體組織，從而強度大為增加。Mn、Cr、Cu的強化作用較大，而Si、Al、V、Mo等在一般含量(例如一般結構鋼的實際含量)下影響很小。

3.對淬火、回火狀態(tài)下鋼的機械性能的影響

合金元素對淬火、回火狀態(tài)下鋼的強化作用顯著，因為它充分利用了全部的四種強化機制。淬火時形成馬氏體，回火時析出碳化物，造成強烈的第二相強化，同時使韌性大大改善，故獲得馬氏體并對其回火是鋼的經濟和有效的綜合強化方法。

合金元素加入鋼中，首要的目的是提高鋼的淬透性，保證在淬火時容易獲得馬氏體。其次是提高鋼的回火穩(wěn)定性，使馬氏體的保持到較高溫度，使淬火鋼在回火時析出的碳化物更細小、均勻和穩(wěn)定。這樣，在同樣條件下，合金鋼比碳鋼具有更高的強度。