主要有碳、钨、钼、铬、钒、钴等，其作用分述如下：
碳 一般含碳量为0.70～1.65％，以保证足够的碳与各种碳化物形成元素相配合。通常采用平衡碳(Cs)近似计算公式求得最佳的二次硬化效果的含碳量： Cs％=0.033W％+0.063Mo％+0.060Cr％+0.200V％ 式中Cs是假设W、Mo、Cr、V与C形成W2C(或Fe4W2C)、Mo2C(或Fe4Mo2C)、Cr26C6、V4C3时碳与各元素的定比关系而定出的。随着钢中含碳量逐渐接近Cs，二次硬化效 果(硬度和红硬性)也逐步上升到最高值，而韧性则随之下降。因此只在超硬高速钢中含碳量采用接近Cs的成分,为了保持通用型高速钢的高韧性,含碳量一般比Cs低0.15～0.30％。至于用于载荷较低的低合金高速钢，实际含碳量可能还超过Cs。 钨和钼 高速钢回火时产生二次硬化最基本的合金元素。钨和钼作用相似，Mo的原子量约为W的一半,一般可用 1％Mo取代2％W。高速钢中最主要的碳化物M6C（M代表金属）是以Fe、Mo、W为主的复合碳化物,它在淬火时部分固溶，回火时又以M2C碳化物弥散析出,使钢强化，提高硬度和耐磨性,剩下未溶的M6C碳化物（主要来自共晶碳化物）可阻止淬火加热时的晶粒长大和增加耐磨性。含钼的高速钢铸态共晶碳化物网较细薄，易于加工破碎，分布较均匀，颗粒较小，热塑性和韧性也较高；但含钼的钢易脱碳，淬火过热敏感性也较大，而钨钢在此方面正与之相反。因此钨和钼适当配合，能获得综合性能更好的钢种。 铬 为保证钢的高淬透性,各种高速钢都含铬4％左右。钢中形成以铁铬为主的M26C6碳化物，铬也可溶于M6C与MC中形成合金碳化物,促使这些难溶碳化物淬火时较多地固溶。使淬火马氏体具有足够的碳和合金元素,有利于回火时大量析出 M2C与MC。所以铬对二次硬化也有间接作用。此外，含 4％铬对高速钢的抗氧化性起重要作用。 钒 所有高速钢都含钒 1％以上。碳化钒淬火加热时可部分固溶，回火时析出弥散的MC型碳化钒，有力地增强二次硬化作用；未溶的碳化钒有助于阻止淬火加热时晶粒长大，而且由于硬度极高，能显著提高钢的耐磨性；但降低了可磨削性。高钒钢中如能采取措施细化一次碳化物MC的颗粒，可改善磨削性。目前，最有效的办法是用雾化法快速冷却钢液得到合金粉末，制成粉末冶金高速钢，使一次碳化物得到细化。 钴 钴本身不形成碳化物，其作用主要是增加回火时析出 MC、M2C的形核率，减缓其聚集长大速度。此外，钴可提高高速钢晶界熔化温度，因而提高钢的淬火温度，使奥氏体内的合金度增大。这些作用都有效地提高了高速钢的耐热性，但钴含量过高时也会降低钢的韧性。