调质钢的含碳量都是中碳，介于0.27%~0.50%之间。碳量过低不易淬硬和淬透，使回火后不能达到所需要的强度；碳量过高则韧性、塑性不够。通常使用的碳素调质钢，含碳量选取上述范围的上限，例如40、45、50钢等；而合金调质钢则比较接近下限，如40Cr、30CrMnTi钢等。这是因为合金元素有强化作用，有提高淬透性作用，相当于代替一部分碳量。

合金调质钢中所包含的主加合金元素有Cr、Ni、Mn、Si、Mo等。它们所起的主要作用是增加合金调质钢的淬透性，并且使淬火保证得到马氏体和高温回火时有足够的回火稳定性，回火后回火索氏体组织得到强化。实际上，这些元素大多溶于铁素体中，使铁素体得到强化。调质钢中这类元素的含量都保证使铁素体得到强化而不明显降低其韧性，甚至有的还能同时提高韧性。

其余如Mo、V、Al、B等合金元素，它们在合金调质钢中的含量一般很少，特别是B的含量极微（与合金渗碳钢中的含量相同）。

Mo所起的主要作用是防止合金调质钢在高温回火时发生第二类会火脆性现象。

V所起的作用是阻碍高温奥氏体晶粒长大。

Al所起的主要作用是能加速合金调质钢的氮化过程。

微量B能强烈地稳定奥氏体而使等温转变曲线向右移，而显著地增加合金调质钢的淬透性。