Typowe pierwiastki stopowe obejmują chrom, nikiel, molibden, wolfram, wanad, tytan, niob, cyrkon, kobalt, krzem, mangan, aluminium, miedź, bor, pierwiastki ziem rzadkich i tak dalej. Fosfor, siarka i azot działają również jako stopy w niektórych gatunkach stali (np. 11SMn30).
1. Chrom (Cr) Chrom może zwiększyć hartowność stali i daje efekt wtórnego utwardzania, co może poprawić twardość i odporność na zużycie stali węglowej bez kruchości stali. Gdy zawartość przekracza 12 procent, stal ma dobrą odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze i odporność na korozję oksydacyjną, a także zwiększa wytrzymałość cieplną stali. Chrom jest głównym pierwiastkiem stopowym stali kwasoodpornej i stali żaroodpornej. Chrom może poprawić wytrzymałość i twardość stali węglowej w stanie walcowanym oraz zmniejszyć wydłużenie i zmniejszenie powierzchni. Gdy zawartość chromu przekroczy 15 procent, wytrzymałość i twardość zmniejszą się, a wydłużenie i zmniejszenie powierzchni odpowiednio wzrosną. Główną funkcją chromu w strukturze hartowanej i odpuszczanej jest poprawa hartowności, dzięki czemu stal po hartowaniu i odpuszczaniu ma lepsze kompleksowe właściwości mechaniczne. W stali nawęglanej mogą również tworzyć się węgliki zawierające chrom, poprawiając w ten sposób odporność powierzchniową materiału. ścieralność. Stal sprężynowa zawierająca chrom nie jest łatwa do odwęglenia podczas obróbki cieplnej. Chrom może poprawić odporność na zużycie, twardość i czerwoną twardość stali narzędziowej i ma dobrą stabilność odpuszczania. W stopach elektrotermicznych chrom może poprawić odporność na utlenianie, odporność i wytrzymałość stopu.
2. Nikiel (Ni) Nikiel wzmacnia ferryt i poprawia perlit w stali. Ogólnym efektem jest zwiększenie wytrzymałości, a wpływ na plastyczność nie jest znaczący. Ogólnie rzecz biorąc, w przypadku stali niskowęglowej stosowanej w stanie walcowanym, znormalizowanym lub wyżarzonym bez hartowania i odpuszczania, pewna zawartość niklu może zwiększyć wytrzymałość stali bez znacznego zmniejszenia jej ciągliwości. Poprawiając wytrzymałość stali, nikiel powoduje mniejsze uszkodzenia twardości, plastyczności i innych właściwości procesowych stali niż inne pierwiastki stopowe. W przypadku stali średniowęglowej, ponieważ nikiel obniża temperaturę przemiany perlitu, perlit staje się cieńszy; a ponieważ nikiel zmniejsza zawartość węgla w punkcie eutektoidalnym, liczba perlitów jest większa niż w przypadku stali węglowej o tej samej zawartości węgla. Wytrzymałość perlitycznej stali ferrytycznej zawierającej nikiel jest wyższa niż stali węglowej o tej samej zawartości węgla. Przeciwnie, jeśli wytrzymałość stali jest taka sama, zawartość węgla w stali zawierającej nikiel może być odpowiednio zmniejszona, tak że można poprawić wytrzymałość i plastyczność stali. Nikiel może zwiększać odporność stali na zmęczenie i zmniejszać wrażliwość stali na karby. Nikiel obniża temperaturę przejścia stali w stan kruchości w niskich temperaturach, co ma ogromne znaczenie w przypadku stali niskotemperaturowych. Stal zawierająca 3,5% niklu może być używana w temperaturze -100 stopnia , a stal zawierająca 9 procent niklu może pracować w temperaturze -196 stopnia . Nikiel nie zwiększa odporności stali na pełzanie, dlatego generalnie nie jest stosowany jako element wzmacniający stale odporne termicznie. Ponadto nikiel dodany do stali jest nie tylko odporny na kwasy, ale także zasady i ma odporność na korozję w atmosferze i soli. Nikiel jest jednym z ważnych pierwiastków w stali nierdzewnej kwasoodpornej.
3. molibden (Mo) Molibden może poprawić hartowność i wytrzymałość cieplną stali, zapobiegać kruchości odpuszczania, zwiększać remanencję i koercję oraz odporność na korozję w niektórych mediach.
4. Wolfram (W) Oprócz tworzenia węglików w stali, wolfram częściowo rozpuszcza się w żelazo, tworząc stały roztwór. Jego działanie jest podobne do działania molibdenu. Obliczony na podstawie ułamka masowego, ogólny efekt nie jest tak znaczący jak w przypadku molibdenu. Głównym wzorem wolframu w stali jest zwiększenie stabilności odpuszczania, czerwonej twardości, wytrzymałości termicznej i zwiększonej odporności na zużycie dzięki tworzeniu się węglików. Dlatego jest stosowany głównie do stali narzędziowej, takiej jak stal szybkotnąca, stal do kucia na gorąco itp. Dzięki dodatkowi wolframu można znacznie poprawić odporność na zużycie i skrawalność stali, więc wolfram jest głównym elementem ze stopowej stali narzędziowej.
5. Wanad (V) Wanad ma silne powinowactwo z węglem, amoniakiem i tlenem i tworzy z nim odpowiednie stabilne związki. Wanad występuje głównie w postaci węglików w stali. Jego główną funkcją jest udoskonalenie struktury i ziarna stali oraz zmniejszenie wytrzymałości i twardości stali. Po rozpuszczeniu w stałym roztworze w wysokiej temperaturze zwiększa hartowność; wręcz przeciwnie, gdy występuje w postaci węglika, zmniejsza hartowność. Wanad zwiększa stabilność odpuszczania hartowanej stali i daje efekt wtórnego utwardzania. Zawartość wanadu w stali, z wyjątkiem szybkotnącej stali narzędziowej, na ogół nie przekracza 0,5 procenta. Wanad może udoskonalić ziarna w zwykłej stali niskowęglowej, poprawić wytrzymałość i współczynnik plastyczności po normalizacji i niskiej temperaturze oraz poprawić wydajność spawania stali. Wanad w stali konstrukcyjnej stopowej jest często stosowany w połączeniu z manganem, chromem, molibdenem i wolframem w stali konstrukcyjnej, ponieważ zmniejsza hartowność w ogólnych warunkach obróbki cieplnej.
6. Tytan (Ti) Tytan ma silne powinowactwo z azotem, tlenem i węglem oraz ma silniejsze powinowactwo z siarką niż z żelazem. Dlatego jest dobrym odtleniaczem i skutecznym pierwiastkiem do wiązania azotu i węgla. Chociaż tytan jest silnym pierwiastkiem tworzącym węgliki, nie łączy się z innymi pierwiastkami, tworząc złożone związki. Węglik tytanu ma silną siłę wiązania, stabilność i nie jest łatwy do rozkładu. Można go powoli rozpuścić w stałym roztworze tylko po podgrzaniu do temperatury powyżej 1000 stopni w stali. Obróbka metali WeChat, treść jest dobra, jest godna uwagi. Przed rozpuszczeniem cząstki węglika tytanu zapobiegają wzrostowi ziarna. Ponieważ powinowactwo między tytanem a węglem jest znacznie większe niż między chromem a węglem, tytan jest często używany do wiązania węgla w stali nierdzewnej w celu wyeliminowania zubożenia chromu na granicy ziaren, eliminując w ten sposób lub zmniejszając korozję międzykrystaliczną stali. Tytan jest również jednym z pierwiastków silnie ferrytotwórczych, co znacznie podnosi temperatury A1 i A3 stali. Tytan może poprawić plastyczność i wytrzymałość zwykłej stali niskostopowej. Wytrzymałość stali wzrasta, gdy tytan wiąże azot i siarkę i tworzy węglik tytanu. Po normalizacji ziarna są rafinowane, a wytrącanie w celu utworzenia węglików może znacznie poprawić plastyczność i udarność stali. Stopowa stal konstrukcyjna zawierająca tytan ma dobre właściwości mechaniczne i procesowe, ale główną wadą jest niewielka hartowność.
7. Niob (Nb) Niob może rozpuszczać się w stałym roztworze w stali i odgrywać rolę we wzmacnianiu stałego roztworu. Po rozpuszczeniu w austenicie znacznie poprawia się hartowność stali. Jednak w postaci cząstek węglików i tlenków rozdrabnia ziarna i zmniejsza hartowność stali. Może zwiększyć stabilność odpuszczania stali i ma efekt wtórnego utwardzania. Śladowe ilości niobu mogą zwiększyć wytrzymałość stali bez wpływu na jej plastyczność lub wytrzymałość. Ze względu na efekt rozdrobnienia ziarna może poprawić udarność stali i obniżyć jej temperaturę przejścia kruchego. Gdy zawartość jest ponad 8 razy większa niż węgla, prawie cały węgiel w stali można utrwalić, dzięki czemu stal ma dobrą odporność na wodór. W stalach austenitycznych może zapobiegać korozji międzykrystalicznej stali poprzez czynniki utleniające. Ze względu na utwardzanie węglem stałym i wydzieleniowym może poprawić właściwości wysokotemperaturowe stali o wysokiej wytrzymałości termicznej, takie jak wytrzymałość na pełzanie.