合金钢的主要合金元素有硅、锰、铬、镍、钼、钨、钒、钛、铌、锆、*、铝、铜、硼、稀土等。其中钒、钛、铌、锆等在钢中是强碳化物形成元素，只要有足够的碳，在适当条件下，就能形成各自的碳化物，当缺碳或在高温条件下，则以原子状态进入固溶体中;锰、铬、钨、钼为碳化物形成元素，其中一部分以原子状态进入固溶体中，另一部分形成置换式合金渗碳体;铝、铜、镍、*、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子状态存在于固溶体中。
钢加热时的主要固态相变是非奥氏体相向奥氏体相的转变，即奥氏体化的过程。整个过程都和碳的扩散有关。合金元素中，非碳化物形成元素如镍、*等，降低碳在奥氏体中的激活能，增加奥氏形成的速度;而强碳化物形成元素如钒、钛、钨等，强烈妨碍碳在钢中的扩散，显著减慢奥氏体化的过程。钢冷却时的相变是指过冷奥氏体的分解，包括珠光体转变(共析分解)、贝氏体相变及马氏体相变。由于钢中大都存在几种合金元素的相互作用，致使对钢冷却时相变的影响也复杂得多。不形成碳化物的(如硅、磷、镍、铜)和少量的碳化物形成元素，对奥氏体到向珠光体的转变和向贝氏体的转变的影响差异不大，因而使转变曲线向右推移。