Vanadium har en stærk affinitet med kulstof, ammoniak og oxygen og danner tilsvarende stabile forbindelser med dem. Vanadium findes hovedsageligt i form af karbider i stål. Dens hovedfunktion er at forfine stålstrukturen og kornene og reducere stålets styrke og sejhed. Når det opløses i fast opløsning ved høj temperatur, øges hærdbarheden; omvendt, når det eksisterer i form af carbid, er hærdbarheden nedsat. Vanadium øger hærdningsstabiliteten af hærdet stål og giver en sekundær hærdningseffekt. Vanadiumindholdet i stål, bortset fra højhastighedsværktøjsstål, er generelt ikke større end 0,5 %.
Vanadium kan forfine kornene i almindeligt lavkulstoflegeret stål, forbedre styrken, udbytteforholdet og lavtemperaturegenskaberne efter normalisering og forbedre stålets svejseydelse.
Vanadium bruges ofte i kombination med grundstoffer som mangan, krom, molybdæn og wolfram i konstruktionsstål, fordi det vil reducere hærdbarheden under generelle varmebehandlingsforhold. Vanadium i hærdet og hærdet stål forbedrer hovedsageligt stålets styrke og udbytteforhold, forfiner kornene og reducerer overophedningsfølsomheden. Fordi det kan forfine kornene i karburiseret stål, kan stålet bratkøles direkte efter karburering uden behov for sekundær bratkøling.
Vanadium i fjederstål og lejestål kan øge styrken og udbytteforholdet, især øge proportionalgrænsen og elasticitetsgrænsen, reducere afkulningsfølsomheden under varmebehandling og derved forbedre overfladekvaliteten. Pentachromholdigt vanadiumbærende stål har høj karboniseringsdispersion og god ydeevne.
Vanadium forfiner kornene i værktøjsstål, reducerer overophedningsfølsomheden, øger hærdningsstabiliteten og slidstyrken og forlænger derved værktøjets levetid.
Titanium har en stærk affinitet med nitrogen, oxygen og kulstof, og har en stærkere affinitet med svovl end jern. Derfor er det et godt deoxygenerende afgasningsmiddel og et effektivt element til at fiksere nitrogen og kulstof. Selvom titanium er et stærkt carbiddannende grundstof, kombineres det ikke med andre grundstoffer for at danne sammensatte forbindelser. Titaniumcarbid har en stærk bindekraft, stabilitet og er ikke let at nedbryde. I stål kan det kun langsomt opløses i fast opløsning, når det opvarmes til over 1000 grader. Inden de opløses, kan titaniumcarbidpartikler forhindre kornvækst. Da affiniteten mellem titanium og kulstof er meget større end affiniteten mellem krom og kulstof, bruges titan almindeligvis i rustfrit stål til at fiksere kulstoffet i det for at eliminere udtømningen af krom ved korngrænserne og derved eliminere eller reducere intergranulær korrosion af stål .
Titanium er også et af de stærke ferritdannende grundstoffer, som kraftigt øger stålets A1 og A3 temperaturer. Titanium kan forbedre plasticiteten og sejheden i almindeligt lavlegeret stål. Fordi titanium fikserer nitrogen og svovl og danner titaniumcarbid, øger det stålets styrke. Efter normalisering raffineres kornene, og der udfældes karbider, hvilket kan forbedre stålets plasticitet og slagfasthed væsentligt. Titanholdigt legeret konstruktionsstål har gode mekaniske egenskaber og procesegenskaber, men dets største ulempe er lidt dårlig hærdning. .
Titanium med omkring 5 gange kulstofindholdet tilsættes normalt til høj-chrom rustfrit stål, hvilket ikke kun kan forbedre korrosionsbestandigheden (hovedsageligt modstand mod intergranulær korrosion) og sejhed af stålet; det kan også forhindre og forbedre stålets kornvæksttendens ved høje temperaturer. Svejseegenskaber af stål.
