分为填隙式固溶强化和替代式固溶强化两类。产生显著固溶强化的合金元素应符合3点基本要求：①在基体中有较高溶解度；②与基体金属原子半径有较大差异；③有高熔点。但前两个条件常互相矛盾。填隙固溶强化作用仅在低温下有效，在高温下填隙溶质原子非常易动，强化作用消失。替代式固溶强化作用也随温度升高而逐渐降低，但在高温应用的合金中，它却是一个重要的强化手段。

碳、氮等小溶质原子嵌入金属基体的晶格间隙中，使晶格产生不对称畸变造成的强硬化效应。填隙原子在基体中还能与刃型位错和螺型位错产生弹性交互作用，其结果是填隙原子在位错线附近有规则地排列，形成柯氏气团和斯诺克（Snock）气团，这是一个能量降低的自发过程。刃型位错和螺型位错分别受到柯氏气团和斯诺克气团的钉扎，对金属基体产生强化。填隙原子对金属强度的影响可用下面的通式表示：

式中为屈服强度增量；为临界分切应力的增量；为一与填隙原子和基体性质相关的常数；为填隙原子的原子百分数固溶量；为指数。由于填隙原子在基体中除了自身产生畸变外，还会与位错、溶剂原子发生作用，而这些作用的叠加还无法定量计算，因此指数的变化范围很大。

替代式溶质原子在基体晶格中造成的畸变大都是球面对称的，因而强化效果要比填隙式原子小。但在高温下，替代式固溶强化变得较为重要。替代式原子的强化作用可以有以下4种来源。

①原子尺寸效应。溶质原子与金属基体原子半径不同造成固溶体晶格畸变产生的强化。关于这种强化效果，N.F.莫特^[注]和F.R.N.纳巴罗^[注]作了理论处理。在弹性基体中嵌入溶质原子，造成球对称的弹性应变场，位错克服弹性交互作用而通过这种均布应变场所需的应力就是屈服应力，按照这个模型，稀固溶体的屈服应力为：

式中为切变模量；为错配度，可近似地表示为：

式中为溶质原子浓度；为溶剂点阵常数；为溶剂原子体积；为溶质原子体积。

②化学效应。由于电子结构的不同，溶质原子的存在会影响基体金属的层错能。层错能低，位错容易扩展。层错和溶质原子的交互作用使溶质原子偏聚在层错附近，形成铃木气团。位错要通过这样的溶质原子的偏析带，需要有更多的能量。这种化学相互作用造成的强化，可表示为：

式中为常数；为堆垛层错能。

③模量。溶质原子与金属基体原子间由于存在着弹性模量的差异，因而溶质原子在基体中形成大量比基体硬或软的区域。位错运动遇到这些区域时必须克服附加的阻力。这种障碍物尺寸极小，对位错运动的阻碍作用较小。但溶质原子在固溶体中，由于不均匀分布而造成的某些原子群则会对位错运动起较大的阻碍作用。这种由于模量差造成的强化可表示为：

式中为模量差参数。

④短程有序。浓固溶体常在某些区域出现一种短程有序的排列，称为K状态。使短程有序晶体发生切变需要额外的能量。短程有序对固溶体屈服应力的贡献为：

式中为短程有序度，；和分别为A-B、A-A和B-B原子对的结合能。