在912℃以下，纯铁呈现出体心立方晶格结构，即α-Fe。当碳溶解在这种结构中，形成被称为铁素体的间隙固溶体，用符号F表示。由于α-Fe的晶格间隙较小，其溶碳能力非常有限。在特定温度下，如727℃时，铁素体的溶碳量可达0.0218%，随着温度下降，溶碳量逐渐减少，到600℃时约为0.0057%，而室温时几乎不含碳，使得其性能接近纯铁。具体性能指标如下：
虽然铁素体的强度和硬度不高，但其塑性和韧性表现出色。在微观结构上，铁素体与纯铁相似，呈现出明亮的多边形晶粒组织，由于晶粒的位向差异，可能会在腐蚀程度上显示出微小的明暗差异。
铁素体在770℃以下表现出铁磁性，但当温度超过770℃，它会失去这种磁性，这个转变温度被称为居里点。