Основен елемент в стоманите е хрома. В зависимост от количеството му, той образува в стоманите самостоятелни карбиди Ме7С3 и Ме23С6. Съпротивлението при пълзене зависи от вида на карбидите. Когато хрома в стоманата е малко, той легира матрицата и влиза в състава на карбида Ме3С. Съпротивлението при пълзене, при това, е много високо. При съдържание на хром повече от 2%, той образува самостоятелен карбид Cr7С3, като максималното съдържание, което се наблюдава в стоманите е 7 - 8 % Cr. С увеличаване на съдържанието на тригоналния карбид, съпротивлението при пълзене рязко пада. В стомани със съдържание повече от 8% Cr се наблюдава постепенен преход от карбида Ме7С3 към карбида Ме23С6. Кубичния карбит на хрома положително влияе на съпротивлението при пълзене и стоманата отново придобива високи топлояки свойства.
Хромовия карбид Cr23С6 притежава широка разтворимост по отношение на такива елементи като Fe, Ni, Mo, W.
За увеличаване на съпротивлението при пълзене на твърдия разтвор – основа на стоманата и на допълнителното уякчаване за сметка на дисперсионното втвърдяване, в състава на стоманите се вкарват такива елементи като Mo, W, V, Nb и Ti. В зависимост от състава на стоманите, тези елементи образуват различни карбидни и карбонитридни фази, а Mo, W, Nb и Ti се използват и за интерметално уякчаване за сметка на отделяне от твърдия разтвор на фази на Лавес. В общ вид, карбидните и интерметалните фази, образуващи се в стомани с 12% Cr, в резултат на продължително стареене, са следните:

  1. стомана с 12% Cr - Cr23С6;
  2. стомана с 12% Cr + Mo - Ме23С6, Ме6С, Fe2Mo;
  3. стомана с 12% Cr+ Mo + Nb - Ме23С6, Ме6С, Fe2Mo, Nb (C N);
  4. стомана с 12% Cr+ Mo + W + Nb - Ме23С6, Ме6С, Fe2(Mo, W), Nb (C, N);
  5. стомана с 12% Cr+ Mo +W + Nb +V - Ме23С6, Ме6С, Fe2(Mo, W), Nb (C, N), V (C, N);

Фазовия състав на хромовите стомани е съществено по сложен, отколкото при нисколегираните. Този фактор влияе положително и на повишаването на топлоякостта. Принципната разлика на фазовия състав е в това, че в броя на уякчаващите фази са отличени интерметалиди Fe2Mo, Fe2(Mo, W). Тези фази, наречени фази на Лавес, имат структура от вида MgZn2. Отличителната им особеност е тяхното бавно отделяне от твърдия разтвор и много бавното нарастване на размера на частиците, което способства за стабилизацията на механичните свойства на стоманите при продължителни изотермични задържания. Характера на отделянето на фазите на Лавес зависи от температурата на стареене. При стареене при 600С протича непрекъснат разпад, частиците на фазата са равномерно разпределени в обема на зърното, фазата продължително е свързана с матрицата кохерентно. С повишаване на температурата от 600 до 700С нараства ролята на дефектите в структурата и се ускорява момента на разкъсване на кохерентните връзки на фазата с матрицата. В дефектните места на решетката (граници на зърната, линии на приплъзване) фазата нараства в обема забележимо по-бързо, отколкото в центъра на зърното. При температури по-високи от 700С да се открие стадий на стареене, когато фазата е свързана с матрицата в кохерентни връзки е трудно, тъй като кохерентността се нарушава много бързо. Характера на отделяне на фазите на Лавес, в зависимост от условията на стареене предопределя и горния температурен интервал на приложение на стоманите, уякчени с такива фази. Поради това, че със загубата на кохерентността от изменението на механизма на уякчаване намаляват якостните свойства и се ускорява ръста на частиците на втората фаза, в резултат на което се нарушава стабилността на механичните свойства, горната граница на температурата е около 650С, т.е. температурата, при която определена част от втората фаза може дълго време да запази кохерентна връзка и интензивно да уякчи стоманата.
Най-легираните от всички хромови топлояки стомани са стоманите 20Х13 и 30Х13. Те имат високи механични свойства до 500С, затова се прилагат за изработване на лопатки на парни турбини, работещи продължително време при температура на парата 450-475С. При ограничени напрежения те могат да се използват до температури 550С. Двете стомани имат еднотипна диаграма на разпад на аустенита. Най-високата скорост на разпада на аустенита е при температура 700 - 725С. При температури по-ниски от посочените, до началото на мартензитното превръщане аустенита притежава висока стабилност. В температурен интервал 500С – М (мартензитната точка) даже при продължително задържане не предизвиква разпад. Това обстоятелство позволява да се получи мартензитна структура в изделията при охлаждане на въздух. При това трябва бързо да се премине през критическия интервал при температури 700 - 725С, тъй като при тези температури разпада на аустенита започва след една минута и завършва напълно след дванадесет минути. По такъв начин, в стоманите 20Х13 и 30Х13 превръщането при непрекъснато охлаждане осигурява получаването на еднородна структура по сечението на изделията; вследствие на по-високо съдържание на въглерод в горната температурна област, превръщането започва с образуване на карбиди. Обаче, имайки в пред вид, частичното обедняване на матрицата от въглерод и хром, в тези стомани отсъства ферит.
При отвръщането закаленият мартензит се разпада с отделяне на различни карбиди в зависимост от температурата на отвръщане. При температури в интервала 450 - 470С от мартензита се отделя обогатен с хром цементит ( Fe,Cr )3C, между 450 - 470С разпада на мартензита протича с отделяне на карбида ( Cr, Fe )7C3; при по-висока температура от 550С веднага се образува стабилен карбид ( Cr, Fe )23C6. С образуването на карбида Ме23С6 твърдия разтвор съществено обеднява от хром и свойствата на метала се влошават.
Следващата модификация на хромовите стомани се явява стомана 15Х11МФ. В сравнение със томаните 20Х13 и 30Х13 тя се отличава с понижено съдържание на хром и с въвеждане в легиращия комплекс на молибден + ванадий. Интересно е да се отбележи, че всички комплексно легирани хромови стомани съдържат комплекса молибден + ванадий. Стоманата се отнася към мартензитен клас и се прилага за работни лопатки на парни турбини. Максималната температура за продължителна работа е 550С. Тази стомана може да се закалява на въздух. Обикновено при закаляването се провежда нагряване до температури 1050 - 1100С, обаче вследствие на по-пълното разтваряне на карбидите закаляването при 1100С осигурява по-високи нива на свойствата.
В зависимост от нивото на свойствата закалената на въздух стомана се отвръща при температури 680 - 750С. При това след отвръщането се получава характерна структура - сорбит с различна степен на дисперсност.
Най-високата степен на съпротивление при пълзене се наблюдава след нормализация при 1100С и сравнително ниско отвръщане (при 675С в продължение на 5 часа). При заваряване на стомана 15Х11МФ химическия състав на електродната тел ( 0,09-0,15% C; 0,05-1,0% Mn; 0,3-0,7% Si; 9,5-11,5% Cr; 0,6-0,9% Ni; 0,6-0,9% Mo; 0,2-0,4% V ) е близък до състава на стоманата, с изключение на никела, който отсъства в основния метал.
Никелът в посочените стойности не намалява топлоустойчивите свойства, а напротив, увеличава ги. Той влияе основно за разширяване на  - областта при високите температури, благодарение на което съдържанието или вероятността за образуване на  - феритна фаза се намалява. Освен това, никела намалява мартензитната точка и критичната скорост на закаляване. Благодарение на известно намаляване на мартензитната точка аустенита се превръща в мартензит при по-ниска температура и води в субструктурата до увеличаване на топлоякостта. Освен това, никела в  - фазата способства за нарастването на съпротивлението срещу крехко разрушаване, т.е. при въвеждане на никел нараства надеждността на метала.
Най-силно влияние върху стоманите с 12% Cr оказва никела със съдържание от 0,2 до 2%. При повече от 2% влиянието му е незабележимо, затова всички никелосъдържащи хромови стомани имат никел в границите 0,4 до 1,8%. За сега само една американска хромова стомана (11% Cr) лапалой съдържа 9,75 Ni, обаче в тази стомана няма ванадий и е легирана само с Mo, а в същото време стоманите, които разглеждаме имат в своя състав не по-малко от 0,35% Mo и различно съдържание ванадий.
Към без никеловите стомани, освен стомана 15Х11МФ, се отнасят и такива стомани като 14Х12В2МФ, 15Х12ВМ1БФР и 12Х8ВМ1БФР.
Почти всички комплексно легирани стомани съдържат комплекса МФБР и само една от тях няма нито бор, нито ниобий. Тази стомана е 14Х12В2МФ, обаче в тази стомана има повишено съдържание на волфрам – 2%.
Съчетаването на легиращите елементи осигурява в стоманата мартензитно -феритна структура след охлаждане на въздух, при това съдържанието на свободния ферит се колебае от 15 до 40%, в зависимост от съчетанието на аустенито - и феритообразуващите елементи.
Режима на термичната обработка на стоманата включва нормализация (закаляване на въздух) при 1020 - 1050С и високо отвръщане (стареене) при температури 680 - 730С в течение на 3 часа. След нормализацията структурата на стоманата се състои от мартензит и свободен ферит. В резултат на отвръщането протича разпад на мартензита и отделяне на вторични уякчаващи фази в мартензита и ферита. При това мартензитната част на структурата се превръща в сорбит.
В първия стадий на стареенето най-напред от мартензита се отделя карбид Ме23С6 При увеличаване на продължителността на стареенето до 900 – 1000 часа при 680С има място коагулацията на карбида Ме23С6 и отделяне на карбида VC и интерметалната фаза (Fe, Cr)2(W, Mo). Тази последователност на фазовите превръщания позволява да се задържи якостта на стоманата на високо ниво в началото за сметка на карбидната фаза, а след това на интерметалната. Доколкото препоръчаната температура на практика е съществено по-ниска от 670С, то всички тези процеси при работна температура са разтегнати във времето и практически при всеки определен работен интервал (до 100 000 часа) стоманата запазва високи якостни свойства.
Следващата стъпка за усложняване на легирането, с цел повишаване на топлоякостта е добавянето на бор. Такава комплексно -легирана стомана, която не съдържа никел, но е легирана с комплекса ВМФБ е стомана 18Х12ВМБФР. Тя се отнася към ферито -перлитен клас, но съдържа 10 – 20% ферит. Стоманата има широко приложение – използва се за тръби за парни котли, за паропроводи, крепежни елементи, турбинни лопатки и други детайли. Тя се подлага на закаляване – нормализация и високо отвръщане.След пълна термична обработка структурата на стоманата се състои от сорбит и ферит. Уякчаващите фази са карбид на хрома Ме23С6 и два карбонитрида Nb(C, N) и V(C, N).При продължително стареене се появява още една фаза – Fe2(Mo, W). След стареене в течение на 10 000 часа при 620С в структурата на стоманата присъстват уякчаващи фази в следните количества в % (по маса): 2,04 Ме23С6; 2,01 (Fe, Cr)2(W, Mo); 0,59 Nb(C, N); 0,07% V(C, N). По този начин, основно за уякчаването влияят фазите Ме23С6 и Ме2(Mo, W).
Повечето от никело-съдържащите хромови стомани съдържат 0,4 – 1% Ni, в зависимост от съчетанието му с Mo, V, Nb и B.
Всички никело-съдържащите стомани съдържат комплекса Mo – V. Най-топлояките стомани съдържат комплеска Mo – V - Nb – B.
Световната практика използва бора като микролегиращ елемент в хромовите стомани.
Принципно, никел-съдържащите стомани не се различават по фазов състав от такива стомани без никел, обаче заради голямото значение на тънката структура за топлоякостта, те се отнасят към групата на най-топлояките от серията на хромовите стомани.