在鋼中加入合金元素后，鋼的基本組元鐵和碳與加入的合金元素會發生交互作用。天津合金鋼板鋼的合金化目的是希望利用合金元素與鐵、碳的相互作用和對鐵碳相圖及對鋼的熱處理的影響來改善鋼的組織和性能。合金元素與鐵、碳的相互作用合金元素加入鋼中后，主要以三種形式存在鋼中。即：與鐵形成固溶體；與碳形成碳化物；在高合金鋼中還可能形成金屬間化合物。1.溶于鐵中幾乎所有的合金元素（除Pb外）都可溶入鐵中，形成合金鐵素體或合金奧氏體，按其對α-Fe或γ-Fe的作用，可將合金元素分為擴大奧氏體相區和縮小奧氏體相區兩大類。天津合金鋼板擴大γ相區的元素—亦稱奧氏體穩定化元素，主要是Mn、Ni、Co、C、N、Cu等，它們使A3點(γ-Feα-Fe的轉變點)下降，A4點(γ-Fe的轉變點)上升，從而擴大γ-相的存在范圍。其中Ni、Mn等加入到一定量后，可使γ相區擴大到室溫以下，天津合金鋼板使α相區消失，稱為完全擴大γ相區元素。另外一些元素(如C、N、Cu等)，雖然擴大γ相區，但不能擴大到室溫，故稱之為部分擴大γ相區的元素。縮小γ相區元素——亦稱鐵素體穩定化元素，主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等。它們使A3點上升，A4點下降(鉻除外，鉻含量小于7％時，A3點下降；大于7％后，A3點迅速上升)，從而縮小γ相區存在的范圍，使鐵素體穩定區域擴大。天津合金鋼板按其作用不同可分為完全封閉γ相區的元素(如Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si等)和部分縮小γ相區的元素(如B、Nb、Zr等)。2.形成碳化物合金元素按其與鋼中碳的親和力的大小，可分為碳化物形成元素和非碳化物形成元素兩大類。常見非碳化物形成元素有：Ni、Co、Cu、Si、Al、N、B等。它們基本上都溶于鐵素體和奧氏體中。常見碳化物形成元素有：Mn、Cr、W、V、Nb、Zr、Ti等(按形成的碳化物的穩定性程度由弱到強的次序排列)，它們在鋼中一部分固溶于基體相中，一部分形成合金滲碳體，含量高時可形成新的合金碳化合物。