当渗氮零件的资料不是纯铁，而是含有碳和合金元素的钢和铸铁时，必定要考虑碳与合金元素的效果。

  实验标明，碳能够溶于含氮的y相，组成含碳氮的奥氏体;也能够溶于ε相，组成含碳的氮化物Fe-;(N、C)。碳在ε相中的溶解度很高，在550~600℃其值可达3.4%~3.8%C。含碳的s相具有较高的硬度、耐磨性、耐蚀性和疲劳强度，并具有必定的耐性。碳在α相及y相中的溶解度极小,对其安排与功能的影响极微。

  碳钢渗氮时，渗碳体中也能够溶解氨，组成含氮渗碳体Fe,(C、N)，在工件表层的渗碳体也会因氮的富化转变为密排六方晶格的含碳氮化物Fez-(N、C)。

  碳对α相或:相中氮扩散系数的影响如图3-4所示。钢的含碳量越多，氮的扩散系数越小。这是由于钢中碳原子占有着铁素体的空隙方位，阻止氮原子运动。

  钢中参加合金元素，能改动氮在α相中的溶解度。过渡族元素钨、钼、铬、钛、钒以及微量元素错、银溶于铁素体中，进步了氮在α相中的溶解度，铝和硅的效果较小。例如，合金结构钢(38CrMoAlA、30CrMo、12Cr2Ni4WA等)渗氮时，氮在α相中的溶解度可达0.2%~0.5%。这些元素将推迟渗氮层高氮相的构成。

  合金钢渗氮时,y相和s相中的一部分铁原子被合金元素置换，构成含有铁和合金元素的氮化物或氮碳化合物(Fe ,Me )4N、(Fe、Me)2N、(Fe、Me )2-(N、C)等，有些合金元素如铝、硅、钛在y相中溶解度较大，而且扩展y相区，含合金元素的ε相具有高的硬度的耐磨性。

  合金钢渗氮时，还能构成合金元素的氮化物。大多数过渡族元素的氮化物归于空隙相，它们具有高的硬度与熔点，但很脆。合金元素与氮的亲和力按下列次序顺次递加:Ni-Co→Fe→Mn→Cr→Mo→W→Nb→V→Ti→Zr。与氮的亲和力愈强，构成的氮化物愈安稳。铝不归于过渡族元素，但它与氮的亲和力极强，能构成高硬度的安稳氮化物。

  有实验标明:在Fe-Cr、Fe-Mo、Fe-Al合金和38CrMoAlA钢中渗氮时，各种钢α相中分出的合金氮化物都具有NaCl型结构，如CrN、MoN、(Fe、AI)N等。在低温渗氮时，观察到的单层薄片状氮化物与周围的α相坚持彻底共格联系。在较高的温度下(550℃)生成较大的片状氮化物（2~4nm)，其间合金元素原子构成NaCl型结构，氮原子坐落八面体的空隙中，上述氮化物薄片边际的共格性还部分保留着。更高温度(超越550℃)渗氮，氮化物更粗(~10nm)。持续进步温度，上述共格联系遭到损坏，氮化物集合和球化。