鋼的成分偏析導致鋼組織、性能的不均勻，這是鋼制零部件提前失效以及鋼性能潛力難以充分發(fā)揮的重要原因之一。現(xiàn)代生產工藝應使鋼的均勻性達到：轎車齒輪鋼淬透性帶波動為±3HRC；對合金元素控制水平為碳、鎳、鉬含量≤±0.01%，錳和鉻含量≤±0.02%；軸承鋼淬火后的晶粒度為球形且尺寸波動0.8±0. 2μm；抗層狀撕裂鋼（z向鋼）的縱向、橫向和厚度方向的力學性能，特別是塑、韌性要求大體上相當。
（3）超細組織。超細組織強化是惟一增加鋼強度而不降低韌性或使韌性略有增加的強化機制。例如高強度不銹鋼AFC77的晶粒從60μm細化到2. 3μm，則斷裂韌性KIC從100增加到220MPa·m。核反應堆壓力容器鋼板為粗晶時，其輻照脆化溫度范圍為150～250℃而細晶鋼降到50～70℃。軸承鋼中的碳化物尺寸細到≤0.5μm，則軸承壽命大幅度提高。

雖然降低鋼中氧及夾雜物含量是獲得純凈鋼的一種途徑，但是要想得到零夾雜的彈簧鋼比較困難，為此有研究者提出了氧化物冶金技術，這是一種有效的晶粒細化的方法，是實現(xiàn)鋼鐵材料強度與韌性成倍提高的有效方法。它利用鋼中細小彌散的高熔點非金屬夾雜物，主要是氧化物、硫化物以及氮化物，作為晶內鐵素體的形核核心，從而起到細化晶粒的作用。國內外已經對Ti、Zr氧化物體系做了系統(tǒng)的研究，認為含鈦氧化物是理想的。在奧氏體晶粒內鈦的氧化物質點成為針狀鐵素體有效形核地點，促進晶內鐵素體形成。但是，由于鋼種成分的限制，鈦氧化物冶金的推廣受到了限制。近幾年開始對稀土元素進行研究，可以利用稀土元素的強脫氧脫硫能力及產物熔點高的特點來研究稀土氧化物對鋼材性能的影響。

（4）耐熱鋼
在高溫條件下，具有抗氧化性和足夠的高溫強度以及良好的耐熱性能的鋼稱作耐熱鋼。耐熱鋼包括抗氧化鋼和熱強鋼兩類?？寡趸撚址Q不起皮鋼。熱強鋼是指在高溫下具有良好的抗氧化性能并具有較高的高溫強度的鋼。耐熱鋼主要用于在高溫下長期使用的零件。
合金鋼
在鋼中除含有鐵、碳和少量不可避免的硅、錳、磷、硫元素以外，還含有一定量
的合金元素，鋼中的合金元素有硅、錳、鉬、鎳、鉻、釩、鈦、鈮、硼、鉛、稀土等其中的一種或幾種，這種鋼叫合金鋼。
各國的合金鋼系統(tǒng)，隨各自的資源情況、生產和使用條件不同而不同，國外以往曾發(fā)展鎳、鉻鋼系統(tǒng)，我國則發(fā)現(xiàn)以硅、錳、釩、鈦、鈮、硼、稀土為主的合金鋼系統(tǒng)。