Легирующие элементы изменяют как прочность межатомной связи в кристаллической решетке, определяемой строением электронных оболочек, так и структурные несовершенства. Углерод отдает электроны в оболочку железа, существенно уменьшая силы связи матрицы. Величина ионизационных потенциалов никеля, кобальта, марганца и хрома позволяет предположить, что они присоединяют к своему электрон от атома железа. Это увеличивает число неспаренных электронов в - оболочке, усиливает взаимодействие ионов и увеличивает прочность межатомной связи в матрице. Можно было бы представить такое же влияние кремния и алюминия, однако данные об изменении коэффициента теплового расширения свидетельствуют об ослаблении ионного взаимодействия. Это означает, что электрон-нос взаимодействие атомов железа и легирующих элементов в стали более сложное, чем кажется на первый взгляд. Еще более сложно и часто теоретически необъяснимо взаимодействие электронов в многокомпонентных системах (сталях, легированных тремя, четырьмя и более элементами).

В кристаллической решетке железа происходит перекрытие уровней, вследствие чего возможен переход электронов из внешней оболочки в энергетически более выгодную - полосу. Легирование железа кремнием, хромом, марганцем, медью эффективнее изменяет электросопротивление сплава, чем легирование никелем. Специфические изменения электронного взаимодействия под влиянием никеля могут служить объяснением положительного влияния никеля на пластичность и ударную вязкость феррита. К сожалению, отсутствие надежных данных о влиянии легирующих элементов на электронное строение железа при многокомпонентном легировании не позволяет рассчитать упрочнение, вызванное данным характером легирования.