根据合金元素在不锈钢管中与碳的作用，可将合金元素分为两大类：首先是非碳化物形成元素一般合金元素如镍、钻、铝、铜、硅、氮等在不锈钢管中不能与碳形成碳化物，它们常溶入铁中形成固溶体。或者有时形成金属间化合物，其中硅还具有能促进碳化物分解（石墨化）的作用，这类合金元素被称为非碳化物形成元素。其次是碳化物形成元素另一类合金元素，按照它们与碳的亲和力由强到弱的顺序有钛，锆、铌、钒、钼、钨、铬、锰及铁等，能与碳形成碳化物，所以被称为碳化物形成元素。这些元素都是元素周期表中的过渡族元素，有一个未填满的次电子层，它与碳作用时，碳原子将其价电子填入此层，产生强的金属键，也有可能产生部分共价键。其中铁的碳化物(Fe3C）稳定性最小，钛的碳化物(TiC)稳定性最大。钛、锆，铌、钒称为强碳化物形成元素，铬、锰、铁为弱碳化物形成元素。

按照晶体点阵型式的不同可将碳化物分为两大类：首先是简单点阵碳化物碳原子半径与合金元素原子半径的比值小于0.59时，形成简单点阵的间隙相碳化物。这类碳化物有TiC、ZrC、VC(v4c3)、WC、MoC、NbC以及W2C、M02C等。它们具有简单的晶格，一般属于立方晶格或六方晶格，是由金属离子按金属键结合的方式构成。因为碳原子存在于简单晶格的间隙中，致使碳化物具有金属键和金属性质。这类碳化物具有很高的熔点（达3000℃以上），稳定性高，加热时不易溶入奥氏体不锈钢管中，对相变的影响较小。其次是复杂点阵碳化物碳原子半径与合金元素原子半径的比值大于0.59时，形成复杂点阵的碳化物。这类碳化物有Fe℃（正交点阵）、Mn℃（正交点阵）、Cr7C3（三角点阵）、Cr23C6（复杂立方点阵）。它们主要是铁、锰、铬的碳化物，溶点和稳定性都较低，加热时易熔入奥氏体和参与奥氏体相变，故对相变过程影响较大。复合碳化物在有的合金钢中还可以形成三元或多元的复合碳化物。例如Fe3W3C、Fe3Mo3C，其中铁同钨或钼的比例可以改变(Fe4W2C、Fe2W4C；Fe4Mo2C、Fe2Mo4C)，但铁和金属原子的总和同碳的比例是固定不变的，为六比一，这两种碳化物的晶体结构均为复杂立方点阵。

此外，具有相同点阵的碳化物可以彼此无限互溶。如Fe3C与Mn3C可组成(FeMn)3C，TiC与VC可组成(TiV) C, TiC与NbC可组成(TiNb)C等等。合金元素可以部分地置换Fe℃点阵中的铁原子而形成合金渗碳体(FeMn)3C，例如在室温下Fe℃中可以溶入18～20%的铬，1～2%的钼或钨，0.4～0.5%的钒，0.15～0.25%的钛等。合金渗碳体较渗碳体稳定，是一般不锈钢管中碳化物的主要形式。不锈钢管中同时含有多种形成碳化物的合金元素时，将依据它们与碳亲合力的强弱，按照由强到弱的顺序形成碳化物。当不锈钢管中含碳量较低时，强碳化物形成元素将优先与碳结合，弱碳化物形成元素只能溶入固溶体中。当钢中含碳量较高时，碳化物形成元素按照从强到弱的次序形成碳化物。譬如超级奥氏体不锈钢管中含有钼、钨和铬时，随含碳量的增加将依次形成M6C (Fe3M03C或Fe3W3C)、Cr7C3Fe3C/www.zjhstg.com