為了提高鋼鐵材料的性能，通常采用合金化和超細(xì)晶化以及在冶煉時(shí)加入量合鈮、釩、鈦等合金元素的方法，其中合金元素的加入在不同的階段發(fā)揮不同作用:在加熱過(guò)程中能夠抑制晶粒長(zhǎng)大，在軋制過(guò)程中能夠抑制回復(fù)與再結(jié)晶，在冷卻的過(guò)程中起到沉淀強(qiáng)化和抑制相變的作用。
(1)金屬主要有脆性和韌性?xún)煞N斷裂方式；
(2)鋼中的碳和錳是對(duì)性能的影響 的兩種元素，鋼材的硬度和強(qiáng)度會(huì)隨著碳含量的増加而增加，但韌性會(huì)降低；鋼中的錳是固溶元素，一方面能和鐵素體形成固溶體，同時(shí)也能形成碳化物，增加鋼的強(qiáng)度；
(3)夾雜物對(duì)鋼韌性的影響程度較強(qiáng)度而言要大很多，通常鋼的強(qiáng)度越高其危害程度越大；由于夾雜物與鋼基體之間存在的變形性差異和物理性質(zhì)的不同，在加工變形的過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)應(yīng)力集中，導(dǎo)致鋼材力學(xué)性能下降；
(4)鋼材的力學(xué)性能主要由觀組織所決定，魏氏體(W)和貝氏體(B)均能提高鋼的強(qiáng)度和硬度，但降低了韌性，導(dǎo)致性能缺陷的發(fā)生。

在西方工業(yè)革命推動(dòng)下，鋼鐵和造船工業(yè)得到迅速發(fā)展。1847年，法國(guó)人茲爾發(fā)明了工字鋼，當(dāng)時(shí)的工字鋼是用4個(gè)角鋼和一塊鋼板焊接而成的，由于其力學(xué)性能優(yōu)于角鋼得到迅速的發(fā)展。兩年后，茲爾采用二輥軋制方法軋出了4個(gè)規(guī)格的工字鋼，高度在100-178mm，長(zhǎng)度大于6m，大幅度提高了鋼梁的生產(chǎn)效率；很快又生產(chǎn)出了高度為80-600mm的工字鋼，高寬比為1/2~1/3，斜度8%~17%。由于工字鋼腿部窄小，不適合做承受縱向彎曲的柱型或樁型建筑構(gòu)件，而要用二輥或三輥軋機(jī)生產(chǎn)寬腿無(wú)斜度的工字鋼，比生產(chǎn)窄腿有斜度的工字鋼要困難得多。于是在1850~1860年間，在美國(guó)發(fā)明了 軋機(jī)，為軋制平行腿的鋼梁創(chuàng)造了條件。1880年具有多機(jī)座的 軋機(jī)相繼在德國(guó)和美國(guó)問(wèn)世。 軋機(jī)的發(fā)明，為軋制寬腿無(wú)斜度的工字鋼創(chuàng)造了條件。
然而，1897年 Henry Grey等人在研究報(bào)告中指出:從理論上講H型鋼是能夠在 機(jī)架上軋制的，但僅采用一架 軋機(jī)是不能同時(shí)解決H型鋼腿部寬展和腿尖加工問(wèn)題的，必須有一架軋邊機(jī)與 軋機(jī)連軋才能解決問(wèn)題，即在實(shí)際生產(chǎn)中應(yīng)該再增加一臺(tái)輥軋邊機(jī)來(lái)控制翼緣的寬展，即軋制H型鋼翼緣的邊部。這一研究成果極大地推動(dòng)了H型鋼生產(chǎn)的發(fā)展。