为了提高钢铁材料的性能，通常采用合金化和超细晶化以及在冶炼时加入量合铌、钒、钛等合金元素的方法，其中合金元素的加入在不同的阶段发挥不同作用:在加热过程中能够抑制晶粒长大，在轧制过程中能够抑制回复与再结晶，在冷却的过程中起到沉淀强化和抑制相变的作用。
(1)金属主要有脆性和韧性两种断裂方式；
(2)钢中的碳和锰是对性能的影响 的两种元素，钢材的硬度和强度会随着碳含量的増加而增加，但韧性会降低；钢中的锰是固溶元素，一方面能和铁素体形成固溶体，同时也能形成碳化物，增加钢的强度；
(3)夹杂物对钢韧性的影响程度较强度而言要大很多，通常钢的强度越高其危害程度越大；由于夹杂物与钢基体之间存在的变形性差异和物理性质的不同，在加工变形的过程中会出现应力集中，导致钢材力学性能下降；
(4)钢材的力学性能主要由观组织所决定，魏氏体(W)和贝氏体(B)均能提高钢的强度和硬度，但降低了韧性，导致性能缺陷的发生。

钢材在轧制的过程中，温度变化使得组织发生变化，进一步使得钢材力学性能出现差异。热轧过程观组织的变化主要包括：
(1)加热过程:晶粒粗化和量元素的固溶；
(2)轧制过程:显组织随着材料的加工硬化被拉长；
(3)高温奥氏体区:组织因动态再结晶而发生变化；
(4)轧制道次间隙以及轧后:组织因静态再结晶发生变化；
(5)轧制过程中:碳氮化物在两相区和低温奥氏体区诱变析出；
(6)低温奥氏体区:应变积累；
(7)变形过程中和变形后:奥氏体向铁素体的相变。