Wpływ różnych pierwiastków występujących najczęściej w stali na jej własności

Zrozumienie wpływu różnych pierwiastków na własności, zwłaszcza mechaniczne, stopów żelaza jest znacznie łatwiejsze, gdy rozpatrzy się go poprzez wielkości atomowe i budowę krystalograficzną składników.

Nie ulega wątpliwości, że z wymienionych w tabl. 18 pierwiastków najczęściej spotykane w stopach z żelazem (poza węglem) są pierwiastki stanowiące tzw. zanieczyszczenia, pochodząc z przerobu hutniczego, jak fosfor, siarka, tlen i azot i domieszki również pochodzące z przerobu hutniczego, jak krzem i mangan oraz pierwiastki wprowadzone specjalnie, tzw. dodatki stopowe, jak nikiel, chrom, wolfram, molibden, wanad, kobalt, aluminium, miedź, tytan, bor, niob, beryl i inne.

W miarę wzrostu zawartości tych pierwiastków w ich podwójnych stopach z żelazem zmienia się parametr przestrzennie centrycznej sieci żelaza a w ten sposób, że nikiel i krzem go obniżają, wolfram i molibden silnie podwyższają, chrom i mangan podwyższają, lecz stosunkowo słabo, a kobalt prawie go nie zmienia. Wpływ pierwiastków stopowych na własności mechaniczne żelaza.

Największy wpływ mają pierwiastki o innych sieciach niż sieć żelaza a, a więc przede wszystkim mangan i krzem, które chociaż krystalizują tak samo jak żelazo a, w układzie regularnym, to jednak mają sieci bardziej skomplikowane. Natomiast pierwiastki tzw. izotermiczne do żelaza a (a więc mające tę samą sieć, co żelazo a), jak chrom, molibden i wolfram, wpływają również na podwyższenie własności wytrzymałościowych, lecz w stopniu nieznacznym. Nikiel, który ma sieć płasko centryczną układu regularnego, zajmuje miejsce pośrednie.

Natomiast własności plastyczne stopów wymienionych wyżej pierwiastków z żelazem zależą nie tyle od rodzaju sieci, ile od różnicy w promieniach atomowych pierwiastka stopowego i żelaza, przy czym im ta różnica większa, tym stop ma niższe przewężenie i udarność (stopy z krzemem, wolframem i molibdenem, a przy większych zawartościach również z manganem). Molibden zwiększa odporność żelaza na pełzanie, co związane jest przede wszystkim z jego wysoką temperaturą topnienia.

Niektóre pierwiastki w stopach z żelazem wykazują poza tym bardzo duży wpływ na własności technologiczne, jak np. mangan, wpływający korzystnie na kujność i spawalność, chrom, zwiększający  odporność na ścieranie niewielkiej zawartości każdego z wymienionych pierwiastków współczynnik ten początkowo nieco wzrasta, a następnie — w miarę zwiększania ich zawartości — maleje.

Najbardziej obniżają współczynnik liniowej rozszerzalności cieplnej: wolfram i molibden, lecz dopiero przy większej ich zawartości.

Natomiast wszystkie z wymienionych pierwiastków podwyższają właściwy opór elektryczny żelaza. Wszystkie pierwiastki obniżają pozostałość magnetyczną. Natomiast natężenie powściągające obniża tylko krzem, przy czym od zawartości 4% bardzo silnie. Natężenie powściągające również obniżają mangan i molibden do zawartości 2%, a następnie przy większych zawartościach podwyższają. Wolfram do 1% natężenie powściągające obniża. Wpływ tych pierwiastków ma przenikalność magnetyczną żelaza jest prawie odwrotny do w:plywu na natężenie powściągające.

Nikiel w stopach z żelazem powiększa skłonność do segregacji dendrytycznej. Poza tym mangan, krzem, aluminium powodują w stopach skłonność do rozrostu ziarn, czyli sprzyjają przegrzaniu, gdy tymczasem nikiel działa odwrotnie, tzn. sprzyja drobnoziarnistości. Krzem, szczególnie w obecności aluminium i chromu, a aluminium zwłaszcza w obecności chromu, zwiększają odporność  na utlenianie w podwyższonych temperaturach.