碳是提高大口径钢管的强度和硬度的最有效元素。合金元素根据其与钢中碳的相互作用，可划分为C化物形成元素和非C化物形成元素两种大类型。

    非碳化物形成元素  这类元素有Si、Al、Cu、Ni和Cr等。它们在大口径钢管中不能与碳化合，主要固溶在奥氏体和铁素体中。

    碳化物形成元素，这类元素有Ti、Nb、V、W、Cr、Mn、Fe等。它们与碳的结合力依次由强到弱。

    不同的碳化物形成元素，生成的碳化物的类型也不同。大口径钢管中Ti、Zr、V、N b等强碳化物形成元素与碳结合成极稳定的特殊化合物，强碳化物形成元素，当其含量较高时，可与碳结合成稳定性较高的复杂碳化物，当含量较低时，这些合金元素只能置换渗碳体中的铁原子，形成稳定性较差的合金渗碳体，Mn是弱碳化物形成元素，仅能形成合金渗碳体。

    一般来说，碳化物越稳定，其硬度就越高。碳化物颗粒越细小，对大口径钢管的强化效果越显著。合金钢的某些优点，如比碳钢更加耐磨，就是由于存在合金碳化物所造成的。不过，合金碳化物的有利作用，只有通过正确的冶炼、热加工和热处理，使之获得合适的形态、大小和分布后，才能充分发挥出来。