鐵碳合金相圖是表示在平衡條件（緩慢冷卻或緩慢加熱）下，不同成分的鐵碳合金在不同溫度下具有的組織或狀態(tài)的圖形。它是研究鐵碳合金的組織、性能變化規(guī)律的基本工具，是合理選用鋼鐵材料、制定熱加工工藝（熱處理、鍛造、鑄造）的依據(jù)。

由于w(C)大于6.69%的鐵碳合金脆性很大，在生產(chǎn)中沒有使用價值，所以我們只研究w(C)小于6.69%的鐵碳合金。故鐵碳合金相圖也可認(rèn)為是Fe-Fe₃C相圖。為了便于分析，將Fe-Fe₃C相圖中實(shí)用意義不大的左上角和左下角部分進(jìn)行了簡化，簡化后的鐵碳合金相圖如圖所示。

圖1簡化后的Fe-Fe₃C合金相圖

圖中，縱坐標(biāo)表示溫度。橫坐標(biāo)表示w(C)，左端原點(diǎn)表示純鐵(即w(C)為0%），右端點(diǎn)為Fe₃C(w(C)為6.69%），由左向右表明w(C)由0增加到6. 69%，在橫坐標(biāo)上，任意一個固定成分均代表一種鐵碳合金。圖中的點(diǎn)都有一定的物理意義，圖中的線是由各鐵碳合金的臨界點(diǎn)（金屬結(jié)構(gòu)發(fā)生轉(zhuǎn)變的溫度稱為臨界點(diǎn)）連接而成。這些點(diǎn)和線把相圖分割成多個區(qū)域，它們表示了平衡條件下鐵碳合金在對應(yīng)的成分和溫度下所具有的相或組織狀態(tài)。