合金元素在鐵基粉末冶金材料中起著重要作用。除碳外，銅是應用最廣泛的合金元素。此外，鎳、鉬等合金元素對材料的性能也有增強作用。

　　鎳作為一種能減少銅膨脹的元素，被認為是一種有益的元素。它可以提供高強度、高韌性、良好的淬透性、高電阻和高耐腐蝕性。在正常燒結溫度下，大部分鎳和鐵只能在固態下擴散，鎳在鐵基體中的擴散速率遠低于主要合金元素C、Cu和Mo的擴散速率，導致鎳在奧氏體中的分布不均勻。鎳作為強奧氏體穩定元素，一方面可以減緩珠光體的轉變，細化珠光體，增加珠光體含量;另一方面，含鎳燒結鋼在冷卻過程中會產生復雜的富鎳組織，對性能有很大影響。即使淬火后，富鎳區仍然是奧氏體，富鎳組織通常足以強化基體并保持一定的韌性和延展性。在許多情況下，添加銅和鎳可以獲得最佳的綜合力學性能。

　　在選擇熱處理工藝以提高燒結鋼強度時，C含量是關鍵的變量。C的含量由添加到粉末混合物中的石墨和燒結過程中的氣氛控制。它通過影響微觀結構中各相的含量來影響材料的宏觀性能。對于Fe-C合金，一般在碳含量為0.8wt%時強度達到最大值，當碳含量過高時，在晶界和氣孔處會形成網狀碳化物，導致明顯的脆化效應。

　　鉬可以大大提高燒結鋼的淬透性。它是鐵基粉末冶金材料中最常用的固溶體強化元素。鐵基粉末冶金材料主要通過溶解鐵素體或置換滲碳體中的部分鐵原子形成合金滲碳體，起到細化珠光體組織和彌散強化的作用。鉬還可以促進貝氏體轉變，提高抗拉強度。

　　在鐵基粉末冶金材料中加入銅，可以起到固溶強化作用，提高燒結后的表觀硬度和抗拉強度。同時，它在燒結過程中的膨脹經常被用來平衡鎳的收縮，從而使材料達到零膨脹、精密公差和高強度;為了提高淬透性，銅常與預合金粉末一起用于燒結硬化。但在一定程度上會導致沖擊韌性的降低。銅可以在常規燒結溫度下形成液相，并攜帶其他合金元素快速填充孔隙，從而提高合金元素的均勻性和燒結密度。熱處理后，銅也會增加表面硬度，但其脆化效應會降低材料的韌性和強度。銅含量過高會降低零件尺寸精度。