A fase sigma (σ ) é um composto com estrutura cristalina tetragonal de corpo centrado (TCC) com 30 átomos por célula unitária. É uma fase rica em elementos estabilizadores de ferrita (basicamente Cr, Mo e Si), fazendo com que a formação da mesma nos aços com ferrita σ se dê basicamente a partir da ferrita. Além disso, a difusão de elementos formadores de fase-σ, particularmente cromo (Cr), é 100 vezes mais rápida na ferrita que na austenita, fato esse que acelera sua formação. A precipitação dessa fase se inicia nos contornos de grão ou nas regiões de interface e é intensificada pela exposição à temperaturas da ordem de 700 a 900°C (alguns autores sugerem acima de 540°C). Adições de tungstênio, vanádio, titânio e nióbio também promovem a formação da fase- σ. Sua formação nos aços inoxidáveis austenítico ocorre com o comprometimento da resistência à corrosão devido ao empobrecimento do Cr e do Mo presente ao redor da fase-σ formada na matriz. Quando precipitada no aço, a fase-σ compromete sua tenacidade e ductilidade (fragilidade a baixa temperatura < 270C), resultando em falhas frágeis nos equipamentos muitas vezes em operação. Ela se apresenta ao longo do contorno de grãos em forma de precipitado rendilhado contínuo, duro e quebradiço.
Resumindo, a fase sigma é a fase formada na corrosão intergranular (sensitização) nos aços inoxidáveis.