為使淬火后獲得細晶馬氏體，加入釩是最有效的元素。釩是強碳化物形成元素，與碳的結合力極強，形成穩定的VC，是典型的高熔點、高硬度、高彌散度碳化物，是強烈提高耐磨性的元素。無論在回火過程中析出，還是在其他階段形成VC的質點都是車小彌散的，這種彌散的碳化物質點是造成二次硬化的主要原因。釩的這個作用經鎢還要強。由于細化了晶粒，使低溫回火后的抗彎強度明顯提高。釩能克服磷在鋼中引起的冷脆和嚴重惡化的焊接性能。在調質鋼中釩主要作為細化晶粒和提高回火抗力的元素，加入量約≤0.3%。在高速鋼中釩是保證熱硬性的主要元素之一。釩與鎢共同造成高速鋼的熱硬性，但二者不能互相替代，原因是釩的彌散硬化作用經鎢強，但是鎢的提高基體合金度并提高回火穩定性的作用是釩所不能替代的。高速鋼中含釩量增加對改變鋼中碳化物的組成有顯著的影響。釩是提高工具鋼耐磨性最有效的元素，釩雖然有很強的沉淀強化作用，但由于含量過多使加工性能明顯惡化，所以在冷模具鋼中加入量一般不超過1%。

鈦-釩復合加入時，為發揮釩的析出強化作用，鈦量不宜過高。鈦的含量過高時，還將降低其韌性。鈮-釩復合加入時，其強度比單獨加入Nb的高。同時可使奧氏體晶粒進一步細化，使冷卻后的鐵素體晶粒更細小，有利于專長的改善。研究指出，鈮-釩復合加入時，部分釩結合成（NbV）CN，使V（CN）的析出強化作用比只含釩鋼的小。但是，復合化合物（NbV）CN比Nb和釩各自的碳氮化物更細小，而且析出溫度更寬，從而更能有效地阻止奧氏體晶粒長大和再結晶過程，最終同時提高強度和韌性。