Образуя твердые растворы, легирующие элементы, а также примеси, существенно влияют на степень совершенства кристаллической решетки растворителя (в стали — железа). Это влияние сказывается тем сильнее, чем больше различие в величине их атомных радиусов. Согласно закону Вегерда, параметр решетки первичных твердых растворов изменяется почти линейно с увеличением атомной концентрации растворенного элемента. На фиг. 5 эта закономерность хорошо выявляется на примере сплавов на основе никеля. Искажение параметра решетки, вносимое инородными (легирующими) атомами, иначе называемое статическим смещением, приводит к упрочнению сплава, к повышению его твердости, к возрастанию его сопротивления, малым пластическим деформациям (предела пропорциональности), к изменению ряда физико-механических и химических свойств материала. Влияние величины изменения параметра решетки на прочностные свойства некоторых сплавов на основе никеля хорошо видно из фиг. 6 [141]. Эти данные свидетельствуют и о том, что упрочнение твердых растворов не может быть объяснено только изменением решетки, поскольку одной и той же величине изменения параметра разными легирующими элементами (Ti, Fe, Си) отвечают разные значения приращения напряжения, приводящие к достижению предела текучести.
Другими факторами, влияющими на упрочнение твердых растворов (в стали—феррита), являются степень соответствия типов кристаллических решеток растворителя (железа) и легирующего элемента, а также влияние последнего на силы межатомных связей и на тонкую, в частности, блочную структуру кристалла (криссталлитов, зерен). Так, например, установлено, что элементы с гранецентрированной кубической решеткой (Со, Al, Ni) меньше упрочняют феррит, чем элементы, кристаллизующиеся в сложную кубическую решетку (Мn) или решетку алмаза (Si). Легирующие элементы с решеткой изоморфной (однотипной) α-железу (т. е. имеющие объемноцентрированную кубическую решетку) меньше упрочняют феррит, чем элементы, кристаллизующиеся в сложную кубическую решетку и решетку алмаза.
Влияние отдельных легирующих элементов на твердость феррита в отожженном и закаленном состояниях, по данным исследований М. Ф. Алексеенко и Г. Н. Орехова, приводятся на фиг. 7

Как видно из приведенных данных, наиболее интенсивно упрочняют отожженный феррит, ниобий, молибден и вольфрам, элементы хотя и изоморфные по типу решетки с α-железом, но резко отличные от него по величине атомных диаметров (αFe - 2,56 Å; Nb-2,918 Å; Мо-2,802 Å). Активно упрочняют феррит марганец, титан и кремний и значительно слабее — кобальт, хром и алюминий. Ванадий даже разупрочняет феррит.
Закалка легированного феррита вносит некоторые изменения в оценку влияния отдельных элементов, повышая роль марганца, хрома и никеля. Влияние титана, ниобия, ванадия, вольфрама и молибдена на упрочнение закаленного феррита оказывается зависящим от температуры его нагрева; будучи слабым при закалке oт 930°, оно резко усиливается при закалке от 1200°, когда гарантируется полнота полиморфных превращений, сдвигаемых этими элементами в область более высоких температур.

Из рассмотрения кривых на фиг. 7, в видна также неоднозначность влияния титана, алюминия, кремния и молибдена на упрочнение феррита, закаленного с 1200°. Природа этого явления заключается в выклинивании этими элементами, при определенных их концентрациях в растворе, γ-области, а следовательно, и в устранении возможности фазовых превращений и связанного с ними фазового наклепа.

Под фазовым наклепом следует понимать упрочнение, вызванное деформацией кристаллической решетки и дроблением блоков-мозаики*, возникающими при фазовых превращениях. Чем сильнее легирующие элементы снижают температуру γ→ α превращения, тем интенсивней может быть фазовый наклеп. В табл. 3 приводятся данные М. М. Штейнберга, иллюстрирующие влияние некоторых элементов на температуру начала превращения γ-твердого раствора (аустенита) простого и легированного ферритов в зависимости от природы и содержания в них легирующих элементов.
Сопоставление приведенных выше данных с кривыми на фиг.7 подтверждает положение, согласно которому легирующие элементы, наиболее сильно снижающие температуру превращения, как раз и являются элементами, наиболее энергично упрочняющими феррит при закалке. Такими элементами являются марганец, хром, молибден, вольфрам и никель