Sau khi các nguyên tố hợp kim được thêm vào thép, chúng tồn tại trong thép dưới ba dạng chính. Đó là: tạo thành dung dịch rắn với sắt; tạo thành cacbua với cacbon; và tạo thành hợp chất liên kim loại trong thép hợp kim cao.
1. Hòa tan trong sắt
Hầu như tất cả các nguyên tố hợp kim (trừ Pb) đều có thể hòa tan trong sắt để tạo thành hợp kim ferit hoặc hợp kim austenit. Theo tác dụng của chúng đối với -Fe hoặc -Fe, các nguyên tố hợp kim có thể được chia thành hai loại: mở rộng vùng pha austenit và co lại vùng pha austenit.
Các nguyên tố mở rộng vùng pha - còn được gọi là các nguyên tố ổn định austenit, chủ yếu là Mn, Ni, Co, C, N, Cu, v.v. Chúng làm giảm điểm A3 (điểm chuyển tiếp -Fe -Fe) và tăng điểm A4 (điểm chuyển tiếp -Fe), do đó mở rộng phạm vi tồn tại của pha -. Trong số đó, Ni, Mn, v.v., khi được thêm vào một lượng nhất định, có thể mở rộng vùng pha xuống dưới nhiệt độ phòng, khiến vùng pha biến mất, được gọi là nguyên tố mở rộng hoàn toàn vùng pha. Một số nguyên tố khác (như C, N, Cu, v.v.), mặc dù chúng mở rộng diện tích pha, nhưng không thể mở rộng đến nhiệt độ phòng, do đó chúng được gọi là nguyên tố mở rộng một phần diện tích pha.
Các nguyên tố làm giảm diện tích pha - còn được gọi là các nguyên tố ổn định ferit, chủ yếu bao gồm Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si, B, Nb, Zr, v.v. Chúng làm tăng điểm A3 và làm giảm điểm A4 (trừ crom, khi hàm lượng crom nhỏ hơn 7%, điểm A3 giảm; khi lớn hơn 7%, điểm A3 tăng nhanh), do đó làm giảm phạm vi diện tích pha và mở rộng diện tích ổn định ferit. Theo các chức năng khác nhau của chúng, chúng có thể được chia thành các nguyên tố đóng hoàn toàn diện tích pha (như Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si, v.v.) và các nguyên tố làm giảm một phần diện tích pha (như B, Nb, Zr, v.v.).
2. Các nguyên tố hợp kim tạo thành cacbua có thể được chia thành hai loại: các nguyên tố tạo thành cacbua và các nguyên tố không tạo thành cacbua theo ái lực của chúng với cacbon trong thép.
Các nguyên tố tạo thành cacbua không phổ biến bao gồm: Ni, Co, Cu, Si, Al, N, B, v.v. Chúng về cơ bản được hòa tan trong ferit và austenit. Các nguyên tố tạo thành cacbua phổ biến bao gồm: Mn, Cr, W, V, Nb, Zr, Ti, v.v. (được sắp xếp theo thứ tự độ ổn định của các cacbua được tạo thành từ yếu đến mạnh). Một số trong số chúng được hòa tan trong pha nền trong thép và một số tạo thành xi măng hợp kim. Khi hàm lượng cao, các hợp chất cacbon hợp kim mới có thể được hình thành.
