合金鋼的主要合金元素有硅、錳、鉻、鎳、鉬、鎢、釩、鈦、鈮、鋯、*、鋁、銅、硼、稀土等。其中釩、鈦、鈮、鋯等在鋼中是強碳化物形成元素，只要有足夠的碳，在適當條件下，就能形成各自的碳化物，當缺碳或在高溫條件下，則以原子狀態進入固溶體中;錳、鉻、鎢、鉬為碳化物形成元素，其中一部分以原子狀態進入固溶體中，另一部分形成置換式合金滲碳體;鋁、銅、鎳、*、硅等是不形成碳化物元素，一般以原子狀態存在于固溶體中。
鋼加熱時的主要固態相變是非奧氏體相向奧氏體相的轉變，即奧氏體化的過程。整個過程都和碳的擴散有關。合金元素中，非碳化物形成元素如鎳、*等，降低碳在奧氏體中的激活能，增加奧氏形成的速度;而強碳化物形成元素如釩、鈦、鎢等，強烈妨礙碳在鋼中的擴散，顯著減慢奧氏體化的過程。鋼冷卻時的相變是指過冷奧氏體的分解，包括珠光體轉變(共析分解)、貝氏體相變及馬氏體相變。由于鋼中大都存在幾種合金元素的相互作用，致使對鋼冷卻時相變的影響也復雜得多。不形成碳化物的(如硅、磷、鎳、銅)和少量的碳化物形成元素，對奧氏體到向珠光體的轉變和向貝氏體的轉變的影響差異不大，因而使轉變曲線向右推移。