Efter at legeringselementer er tilsat stål, findes de i stålet i tre hovedformer. Det vil sige: at danne en fast opløsning med jern; dannelse af carbider med carbon; og dannelse af intermetalliske forbindelser i højlegeret stål.
1. Opløst i jern
Næsten alle legeringselementer (undtagen Pb) kan opløses i jern til dannelse af legeret ferrit eller legeringsaustenit. I henhold til deres virkninger på -Fe eller -Fe kan legeringselementer opdeles i to kategorier: udvidelse af austenitfaseområdet og krympning af austenitfaseområdet.
De elementer, der udvider faseområdet - også kendt som austenitstabiliserende elementer, er hovedsageligt Mn, Ni, Co, C, N, Cu osv. De får A3-punktet ( -Fe -Fe-overgangspunkt) til at falde og A4-punktet ( -Fe overgangspunkt) stige, hvorved eksistensområdet for -fasen udvides. Blandt dem kan Ni, Mn osv., når de tilsættes til en vis mængde, udvide faseområdet til under stuetemperatur, hvilket får faseområdet til at forsvinde, hvilket kaldes det grundstof, der fuldstændigt udvider faseområdet. Nogle andre grundstoffer (såsom C, N, Cu osv.), selvom de udvider fasearealet, kan de ikke udvide det til stuetemperatur, så de kaldes elementer, der delvist udvider fasearealet.
Elementer, der reducerer fasearealet - også kendt som ferritstabiliserende elementer, omfatter hovedsageligt Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si, B, Nb, Zr osv. De øger A3-punktet og mindsker A4-punktet (undtagen chrom, når chromindholdet er mindre end 7%, falder A3-punktet, når det er større end 7%, stiger A3-punktet hurtigt), hvorved fasearealets rækkevidde reduceres og det stabile ferritområde udvides. Ifølge deres forskellige funktioner kan de opdeles i elementer, der fuldstændig lukker fasearealet (såsom Cr, Mo, W, V, Ti, Al, Si osv.) og elementer, der delvist reducerer fasearealet (såsom B , Nb, Zr osv.).
2. Carbiddannende legeringselementer kan opdeles i to kategorier: Carbiddannende elementer og ikke-carbiddannende elementer efter deres affinitet med kulstof i stål.
Almindelige ikke-carbiddannende elementer omfatter: Ni, Co, Cu, Si, Al, N, B osv. De er grundlæggende opløst i ferrit og austenit. Almindelige carbiddannende elementer omfatter: Mn, Cr, W, V, Nb, Zr, Ti osv. (arrangeret i rækkefølge efter stabiliteten af de dannede carbider fra svag til stærk). Nogle af dem er opløst i matrixfasen i stål, og nogle danner legeret cementit. Når indholdet er højt, kan der dannes nye legerede kulstofforbindelser.
