鐵-碳相圖（iron-carbon diagram）

這是整個冶金學裡最重要的一張地圖，是鋼與鑄鐵的骨幹。它把溫度對含碳量畫出來，從純鐵一路到雪明碳鐵所在的 6.7 wt% 碳，告訴你每一點存在哪些鐵的相。讀懂它，你就明白為何燒到通紅的鋼又軟又無磁性，而同一塊鋼冷卻後卻又硬又有磁性。

更精確地說，座標是溫度對重量百分比碳，從純鐵一路到 6.7% C 的 Fe3C。關鍵的相有：肥粒鐵（alpha，BCC，最多只溶 0.022% C）、沃斯田鐵（gamma，FCC，最多溶 2.14% C）、雪明碳鐵（Fe3C，一種硬碳化物）。兩個關鍵特徵定住整張圖：一個共晶在 4.30% C、1147 度 C（液體 → 沃斯田鐵 + 雪明碳鐵，鑄鐵範圍），一個共析在 0.76% C、727 度 C（沃斯田鐵 → 肥粒鐵 + 雪明碳鐵，即波來鐵，鋼的範圍）。含碳低於 2.14% 的是鋼，高於的是鑄鐵。

幾乎所有鋼的熱處理都是在這張圖上導航：加熱進入沃斯田鐵區把碳均勻溶解，再控制冷卻方式。但它是一張平衡相圖，所以它顯示肥粒鐵、波來鐵、雪明碳鐵，卻不顯示真正使淬火鋼變硬的、快速冷卻得到的麻田散鐵。它其實也是介穩的 Fe-Fe3C 線；只要時間夠久、又有些矽，會改為析出石墨（真正的平衡相），如灰口鑄鐵。