合金元素在铁基粉末冶金材料中起着重要作用。除碳外，铜是应用最广泛的合金元素。此外，镍、钼等合金元素对材料的性能也有增强作用。

　　镍作为一种能减少铜膨胀的元素，被认为是一种有益的元素。它可以提供高强度、高韧性、良好的淬透性、高电阻和高耐腐蚀性。在正常烧结温度下，大部分镍和铁只能在固态下扩散，镍在铁基体中的扩散速率远低于主要合金元素C、Cu和Mo的扩散速率，导致镍在奥氏体中的分布不均匀。镍作为强奥氏体稳定元素，一方面可以减缓珠光体的转变，细化珠光体，增加珠光体含量;另一方面，含镍烧结钢在冷却过程中会产生复杂的富镍组织，对性能有很大影响。即使淬火后，富镍区仍然是奥氏体，富镍组织通常足以强化基体并保持一定的韧性和延展性。在许多情况下，添加铜和镍可以获得最佳的综合力学性能。

　　在选择热处理工艺以提高烧结钢强度时，C含量是关键的变量。C的含量由添加到粉末混合物中的石墨和烧结过程中的气氛控制。它通过影响微观结构中各相的含量来影响材料的宏观性能。对于Fe-C合金，一般在碳含量为0.8wt%时强度达到最大值，当碳含量过高时，在晶界和气孔处会形成网状碳化物，导致明显的脆化效应。

　　钼可以大大提高烧结钢的淬透性。它是铁基粉末冶金材料中最常用的固溶体强化元素。铁基粉末冶金材料主要通过溶解铁素体或置换渗碳体中的部分铁原子形成合金渗碳体，起到细化珠光体组织和弥散强化的作用。钼还可以促进贝氏体转变，提高抗拉强度。

　　在铁基粉末冶金材料中加入铜，可以起到固溶强化作用，提高烧结后的表观硬度和抗拉强度。同时，它在烧结过程中的膨胀经常被用来平衡镍的收缩，从而使材料达到零膨胀、精密公差和高强度;为了提高淬透性，铜常与预合金粉末一起用于烧结硬化。但在一定程度上会导致冲击韧性的降低。铜可以在常规烧结温度下形成液相，并携带其他合金元素快速填充孔隙，从而提高合金元素的均匀性和烧结密度。热处理后，铜也会增加表面硬度，但其脆化效应会降低材料的韧性和强度。铜含量过高会降低零件尺寸精度。