广泛使用的不锈钢仍然是高铬钢，因此首先分析Fe-Cr二元平衡图，然后讨论碳对Fe-Cr相图的影响。图2.12为Fe-Cr二元平衡图。Fe和Cr的原子半径尺寸相近（表2.1），Cr加入Fe中后可以与α-Fe无限互溶。约在12％Cr和1000℃时封闭y区，以后是α＋γ两相区，当铬含量超过14％后，将得到α固溶体。需要指出，γ区和α＋y区边界的测定结果与所用原料的纯度有关，早期使用的原料不可能很纯，所含碳及氮较高。图2.12的y区和α＋γ双相区边界数据来自于文献。
由图2.27 Fe-Cr-C在700℃时的平衡图可以看出，随Cr／C的增加，钢中先后生成（Fe，Cr）3C、（Fe，Cr），C3和（Fe，Cr）23C6。铬是缩小Fe-C合金γ相区的元素，图2.34可以显示铬缩小y相区的趋势，当铬含量为20％时，γ相区缩小为一点。
碳能扩大Fe-Cr平衡图的γ相区，但其溶解度极限却随铬含量的提高而减少。图9.6表明，在碳含量为0.6％的Fe-Cr-C合金中，铬含量达18％时高温下仍为单一的y相；铬含量范围在18％～27％时，钢在高温时的组织为a＋y相；铬含量高于27％时，钢的组织将成为单一的α相，不可能产生马氏体相变。碳含量为0.6％和铬含量为18％时，单一的γ相区最宽，如果继续提高碳含量，将生成碳化物相。
不锈钢的铬含量一般在12％以上，在Fe-Cr-C合金中，马氏体钢铬含量为12％～18％，铁素体钢铬含量为15％～30％，这两类钢的铬含量有重复的区域（15％～18％），至于属于哪一类，取决于其碳含量。
含铬的奥氏体（y相）不稳定，只存在于高温区，缓冷时转变为铁素体（α相），急冷时可以转变为马氏体；加入碳之后，可以扩大y相区；速冷后，可以获得部分残余奥氏体，但高碳的奥氏体在冷却过程中易于析出碳化铬而降低基体中的铬含量，降低了钢的耐蚀性。
为了能在室温获得稳定的奥氏体，可在Fe-C中加入镍和锰，两者都是扩大γ相区的元素。图2.5、图2.7分别为Fe-Mn和Fe-Ni的平衡图，Fe-Mn和Fe-Ni均可生成无限互溶的γ相区。
图9.7为Fe-Cr-Ni三元系在高温的相图，可以看出，由于镍的存在，在1100℃下，y相区扩展到较高的铬含量，这种高温稳定的γ相急冷到室温，形成如图9.8所示的室温下的各种亚稳相及稳定相。
虽然锰和镍一样可以扩展和稳定y相，但在奥氏体不锈钢中用锰完全代替镍是有困难的。根据Fe-Cr-Mn三元相图（图9.9及图9.10），当铬含量大于15％时，锰含量的增加并不能避免α相的出现。为了节约镍，在18Cr-8Ni 奥氏体不锈钢中，可以用8％Mn代替其中的4％Ni。图9.11为Fe-Cr-Ni-Mn相图，可以看出，在Cr-Mn钢中加入少量的氮可使获得奥氏体组织所需的镍含量大大减少。图9.12也表明，在含18.5％Cr的钢中，加入少量的氮可以显著减少为获得奥氏体所需的镍含量。
合金元素对不锈钢组织的影响基本上可以分为两大类：一类是扩大奥氏体区或稳定奥氏体的元素，它们是碳、氮、镍、锰、铜等；另一类是封闭或缩小奥氏体区形成铁素体的元素，它们是铬、硅、钛、铌、钼等。当这两类作用不同的元素同时存在于不锈钢中时，不锈钢的组织就取决于它们互相作用的结果。如形成铁素体的元素在钢中占优势，钢的基体组织就是铁素体；如稳定奥氏体的元素在钢中占优势，钢的基体组织则为奥氏体；如稳定奥氏体的元素的作用程度还不足以使钢的马氏体转变点（M3）降至室温以下，自高温冷却的奥氏体在高于室温即转变为马氏体，这样钢的基体组织就是马氏体。为了简便起见，可把铁素体形成元素折合成铬的作用，把奥氏体形成元素折合成镍的作用，而制成铬当量［Cr］。和镍当量［Ni］eq图，以表明钢的实际成分和所得到的组织状态，见图9.13。该图适用于从高温快速冷却的Cr-Ni系不锈钢，因而可以用来确定焊缝冷却后的组织。其中：
图9.13虽不能十分确切地确定不锈钢中的组织，但仍可以帮助了解稳定奥氏体元素和铁素体形成元素对不锈钢中组织的相对影响，粗略地分析一些具有复杂化学成分的不锈钢组织。
图9.14是从大量Cr-Ni奥氏体不锈钢的试验数据中整理得到的，适用于1150℃热加工后冷却状态的不锈钢组织。该图考虑了元素间的交互作用：
