铁素体不锈钢是指铬含量w_Cr11％～30％，以具有体心立方结构的铁素体组织为主的不锈钢。它在耐腐蚀性上主要是有优良的耐氯化物应力腐蚀、点腐蚀、缝隙腐蚀等局部腐蚀的性能。
    铁素体不锈钢有两类：一类是从高温到室温，不发生相变，都是单相铁素体不锈钢；另一类则是在高温下有少量奥氏体组织产生，冷却到室温，为含有少量马氏体的铁素体不锈钢。
    图4-1所示为铁-铬二元合金相图，从图中可以看到，γ相只有在铬含量低于w_Cr12%时才存在；在铬含量高于加w_Cr12%时，γ相已不复存在，在所有情况下都不会出现γ相组织，但都有α相。所以，这种铁素体不锈钢加热不会发生相变，因而，也不能用淬火来强化。
但是，钢中是会含有碳元素的，碳是强奥氏体形成元素，它将扩大γ相区，见图4-1。因此，为了获得铁素体组织，必须尽量减少奥氏体形成元素，增加铁素体形成元素。在平衡相图中，不能够有高温奥氏体。所以，一般来说，铁素体不锈钢的C含量较低，Cr含量较高。

从图4-1可以看出，添加碳之后，扩大了γ相区、特别是δ+γ相区。如在1050℃时，含铬w_Cr12%的钢位于γ相区边界；若含有碳，则位于δ+γ相区。但若是含铬w_Cr12%的钢，虽然也位于δ+γ相区，不过，已含有较多的δ铁素体。空冷时，发生γ→α转变，奥氏体会转变为马氏体。这是因为铬含量高，形成珠光体和贝氏体需要很慢的冷却速度才行，见图4-2。由此图可以看出，即使用较高的预热温度及较大的焊接线能量，冷却曲线也不与珠光体区相交，因而，不能转变为珠光体。在300℃(Ms)左右开始转变为马氏体，在100℃（Mf）左右全部转变为马氏体。马氏体的硬度与含碳量有关，约为450～720HV之间。在空冷条件下，含铬w_Cr12%的不锈钢可得到20%～30%的δ铁素体；而含铬w_Cr17%的不锈钢则可得到50%～80%的δ铁素体。图4-3中标出了含铬分别为w_Cr12%和17%的410和430钢在舍夫勒图中的位置。它们都位于马氏体（M）或马氏体(M)加δ铁素体[M+F(δ)]的区域内。由于马氏体脆而不耐腐蚀，所以，需要进行热处理，包括淬火和回火。w_Cr12%钢的回火温度为700～750℃，w_Cr17%钢也需要淬火和回火（或退火）。热处理后，钢的组织为回火马氏体及细小弥散分布的碳化物和δ铁素体。

焊后状态下，焊缝金属组织为δ铁素体、马氏体及少量的残留奥氏体，且偏析较少，因为液相区和固相区靠的很近，且斜率较大。
焊后状态下，由于此类钢含有较多的脆性较大的马氏体，含铬w_Cr12%不锈钢焊缝金属的伸长率和冲击韧度都比较低。但是，即使在700～750℃下进行较长时间的退火，伸长率有了提高，因为含有20%～30%的δ铁素体，其冲击韧度还是比较低。对于w_Cr17%不锈钢的焊缝金属，退火后，750℃下进行较长时间的退火，伸长率也能提高，但因为它含有更高的δ铁素体，其冲击韧度还是比较低。产生这种现象的原因，主要是因为退火时δ铁素体经过再结晶，晶粒粗大化。但在焊缝金属中加入钛和钼可以减轻晶粒粗大化，因为它们可以提高焊缝金属的形核率，即使如此，冲击韧度的提高也有限。