Wykres równowagi żelazo-węgiel

Na osi poziomej podana jest procentowa zawartość węgla w stopie, na osi pionowej temperatura. Z wykresu można odczytać jaką struktukturę posiada stop, przy założeniu równowagowego procesu wytwarzania. Podczas chłodzenia lub podgrzewania stopów żelaza zachodzi w nich wiele przemian.

Linia ABCD i AHJECF przedstawiają przebieg topienia przy nagrzewaniu albo krzepnięciu podczas chłodzenia. linie HNJ, GSE, GPSK, PQ) przedstawiają przebieg przemian w stanie stałym.

Jezeli ciekły stop żelaza z węglem zacznie stygnąć, to początek krzepnięcia w zależności od steżenia wegla, będzie się znajdował na linii likwidusu ABCD a koniec krzepniecia na linii AHJECF - linia solidusu. W temperaturze powyżej linii likwidusu stop występuje w stanie ciekłym, pomiędzy liniami likwidusu i solidusu stop w stanie częściowo ciekłym a poniżej linii solidusu stop występuje jako stały.

Jeżeli skrzepnięy stop będziemy chłodzić już w stanie stałym czyli poniżej temp. 1130°C to będą wtedy występowały przemiany w stanie stałym.

Przemiany te są spowodowane wystepowaniem odmian alotropowych żelaza, różniących się budową krystalograficzną, własnościami fizycznymi, chemicznymi i mechanicznymi.

Rozróżniamy odmiany alotropowe żelaza α, γ, δ(α), przy czym odmiana α do 768ºC jest ferromagnetyczna, natomiast powyżej tej temperatury jest paramagnetyczna (niemagnetyczna)

Przemiany alotropowe zachodzą w temperaturach:

Przemiana perytektyczna zachodzi w temp. 1495ºC, jest przemianą, podczas której, w czasie chłodzenia, dwie fazy (jedna z nich ciekła) przemieniają się w jedną fazę stałą. L + α →β

Przemiana eutektyczna Przemianę Ciecz → α + β nazywamy przemianą eutektyczną. Zachodzi w temp. 1148ºC.Przemiana eutektyczna jest przemianą, w której udział biorą trzy fazy. Podczas przemiany, w czasie chłodzenia, ciecz przemienia się w dwie fazy stałe jednocześnie.

Przemiana eutektoidalna Zachodzi w temp. 727ºC, jest przemianą, w której biorą udział trzy fazy. Podczas chłodzenia faza stała przemienia się w dwie inne fazy stałe jednocześnie. γ → α + β

Wykres żelazo-węgiel odnosi się do przemian w stanie zbliżonym do do równowagi, tzn. zachodzących bardzo wolno.