铁基固溶体金属铁具有两种同素异形晶体结构，即α(δ)铁和γ铁。α(δ)铁具有体心立方点阵，存在于910℃以下(称为α铁)和1400℃以上(称为δ铁)温度范围。γ铁存在于这两个温度范围之间，具有面心立方点阵。各种合金元素在α(δ)铁和γ铁中具有不同的溶解度，因而影响到δ-γ或γ-α转变的温度和α(δ)铁和γ铁基固溶体的稳定温度和浓度范围。

那些在γ铁中有较大溶解度，并稳定γ固溶体的合金元素称为奥氏体形成元素；在α铁中有较大的溶解度，并形成α固溶体，使γ铁不稳定的合金元素称为铁素体形成元素。合金元素在α铁和γ铁中的溶解度见表1。合金元素根据它们在与铁形成二元相图中对γ相区和α相区的作用分为两类。扩大γ相区和缩小γ相区的Fe—M相图示意图见图1。其中镍、钴和锰可与γ铁无限固溶，使了相区存在温度范围变宽，而使α和艿相区缩小，甚至在一定浓度范围在室温下可获得面心立方点阵的γ固溶体。而铜、碳和氮虽然使γ相区扩大，但在γ铁中有限溶解，这两种元素都属于扩大γ相区的奥氏体形成元素。除此之外，其他元素都是缩小γ相区，属于铁素体形成元素，其中铬和钒与α铁无限互溶，其他元素与“铁都是有限溶解。这些元素中只有碳、氮和硼与铁形成间隙固溶体，其余元素与铁都形成置换固溶体。

表1  合金元素在a-铁和γ-铁中的溶解度

图1  扩大7相区和缩小7相区的Fe-M相图示意图(M代表合金元素)

a、b-扩大γ相区Fe-M相图；c、d-缩小γ相区Fe-M相图

置换式固溶体的合金元素扩大或缩小γ相区的能力，与该元素本身属于哪一族，元素晶体点阵类型，元素与铁的化学作用和弹性作用有关。罗该元素本身具有面心立方点阵（或在其多型转变中有一种面心方点阵晶型)，与铁电负性相近，原子尺寸相近，都有利于扩大γ相区，成为奥氏体形成元素。若该元素本身具有体心立方点阵，都将缩小γ相区，成为铁素体形成元素。