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酸化モリブデンやフェロモリブデンとして、各種合金鋼の添加元素に利用される（クロムモリブデン鋼、マンガンモリブデン鋼、ニッケルクロムモリブデン鋼参照）。さらには、工具鋼（中でも高速度工具鋼（ハイス））群に多用され二次硬化能を高める。これはタングステンも同様であるが、密度が倍半分と違うので、モリブデン等量としてmass%としてMo+1/2W（mass％）という等価式が用いられる。事実上この鉄鋼材料分野が消費するのが最も多い。

 

硫化モリブデン(IV)は摩擦係数が低いことから、工業用の潤滑油やエンジンオイルの添加剤に用いられる。二硫化モリブデンの配合された油脂類は深緑色を示しているため、それ以外の製品と区別するのが容易である。機器や工程のマニュアルにモリブデン配合油脂の指定がされているところでは、これを用いなければ不本意な結果になることがある。モリブデン配合油脂は特別に高価ではなく簡単に入手できるため需要も高い。