钢在加热、冷却时所发生的相变与原子扩散速度有关。合金钢中存在的合金元素会对原子的扩散速度产生影响。碳化物形成元素使碳的扩散速度减慢，碳化物形成元素不易析出，析出后也较难聚集长大。非碳化物形成元素（除硅外）则有增大碳扩散速度的作用。合金元素都能增大铁原子间的结合力，使铁的扩散速度下降。

合金元素在固溶体中的扩散速度也比碳的扩散速度低得多。因此，在其他条件相同时，合金钢扩散型的相变过程比碳素钢缓慢，热处理时应引起注意。

(1)合金元素对奥氏体形成速度的影响  

合金钢在加热时，合金元素会改变碳的扩散速度，影响奥氏体的形成速度。除镍、钴外，大多数合金元素减缓钢的奥氏体化过程。碳化物形成元素铬、钨、钼、钒、钛等，由于与碳有较强的亲和力，显著减慢了碳在奥氏体中的扩散速度，因而使奥氏体形成速度减慢；部分非碳化物形成元素或弱碳化物形成元素（如硅、铝、锰等），对碳在奥氏体中的扩散速度影响不大，故对奥氏体的形成速度影响也不大。

(2)合金元素对奥氏体化温度的影响  

为了充分发挥合金元素在钢中的作用，必须使合金元素更多地溶入奥氏体中。但是合金钢中的碳化物要比碳素钢中的渗碳体稳定，要使这些碳化物分解，并通过扩散均匀地分布于奥氏体中，往往需要将合金钢加热到更高的温度并保温更长的时间。尤其是含有大量强碳化物形成元素的高合金钢，其奥氏体化温度往往要超过相变点数百度，才能保证奥氏体化过程的充分进行。

(3)合金元素对奥氏体晶粒大小的影响  

除锰以外，大多数合金元素都不同程度地阻碍奥氏体晶粒长大，特别是强碳化物形成元素如钛、钒、铌等作用更显著。它们形成的特殊碳化物在高温下比较稳定，且以弥散质点的形式分布在奥氏体晶界上，起到了阻碍奥氏体晶粒长大的作用，所以合金钢热处理后具有比相同碳的质量分数的碳素钢更细小、更均匀的晶粒，从而有效提高了钢的强度和韧性。除锰钢外，合金钢在加热时不易过热，这样有利于在淬火后获得细小的马氏体组织，也有利于适当提高淬火加热温度，使奥氏体中溶入更多的合金元素，以提高淬透性及钢的力学性能，同时也可减小淬火时变形与开裂的倾向。