调质钢的碳含量介于0.27～0.50％之间。常用的碳素调质钢，其碳含量接近上限，如40、45、50钢等；而合金调质钢则比较接近下限，如40Cr，30CrMnTi钢等。
合金调质钢中含有Cr、Ni、Mn、Ti等的合金元素，其主要作用是提高钢的淬透性，并使调质后的回火索氏体组织得到强化。调质钢中合金元素的含量能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其韧性。调质钢中的Mo、V、Al、B等合金元素，其含量一般是较少，特别是B的含量极微。Mo所起的主要作用是防止合金调质钢在高温回火时产生第二类向火脆性；V的作用是阻碍高温奥氏体晶粒长大；Al的主要作用是能加速合金调质钢的氮化过程；微量的B能强烈地使等温转变曲线向右移，显著提高合金调质钢的淬透性。