Ferryt (żelazo α, α-Fe) - jedna z alotropowych odmian żelaza o zawartości węgla mniejszej niż 0,0218%. Może zawierać inne dodatki stopowe. Tworzy międzywęzłowy roztwór stały węgla w żelazie, jego sieć krystaliczna jest typu sieci wewnętrznie centrowanej A2[1].
Wypolerowany przekrój ferrytu oglądany pod mikroskopem w powiększeniu 250x wykazuje strukturę ziarnistą o jasnoszarym kolorze. Węgiel w całości rozpuszczony jest w sieci krystalicznej żelaza i nie jest widoczny jako oddzielna faza. Jest materiałem miękkim i ciągliwym, mniej wytrzymałym i mniej twardym, ale bardziej plastycznym niż austenit.
Ferryt wykazuje właściwości ferromagnetyczne do temperatury Curie wynoszącej 768 °C, w której przechodzi w drugą odmianę alotropową, paramagnetyczne żelazo β. W obecności węgla tworzy węglik żelaza Fe3C - cementyt. Stop ferrytu i cementytu nosi nazwę perlitu[1].
Austenit - międzywęzłowy roztwór stały węgla oraz niekiedy innych dodatków stopowych w żelazie γ (gamma) (zobacz odmiana alotropowa). Rozpuszczalność węgla w austenicie bez dodatków stopowych nie przekracza 2,11% (w temperaturze 1148°C). Austenit nie zawierający poza węglem innych dodatków stopowych jest stabilny tylko w temperaturach powyżej 727°C (tzw. punkt eutektyczny). Austenit schłodzony poniżej tej temperatury rozpada się na mieszaninę ferrytu i perlitu, jeśli zawiera do 0,77% węgla, lub perlitu i cementytu, jeśli zawiera więcej niż 0,77% węgla. W przypadku zawartości 0,77% węgla przemienia się w perlit. Bardzo szybko schładzany austenit, przy zachowaniu pewnych warunków, może nie ulec rozpadowi na opisane wyżej mieszaniny, tylko przemienić się w martenzyt. Duże ilości dodatków stopowych, takich jak nikiel, obniżają temperaturę przemiany austenitycznej tak, że austenit pozostaje stabilny w normalnych temperaturach.
Austenit jest bardziej wytrzymały i mniej plastyczny niż ferryt. Jest paramagnetykiem.
Perlit - mieszanina eutektoidalna ferrytu z cementytem zawierająca 0,77% węgla. Powstaje podczas przemiany eutektoidalnej w temperaturze 727°C. Nazwę swą zawdzięcza perlistemu odcieniowi, jaki posiada wypolerowany przekrój tego stopu. Perlit ma budowę ziarnistą. Pojedyncze ziarno perlitu zbudowane jest z płytek (w przekroju widocznych jako linie) ferrytu i cementytu ułożonych na przemian. Stosunek grubości płytki ferrytu do grubości płytki cementytu wynosi 7:1. Przy odpowiednim powiększeniu mikroskopowym (zwykle x250 do x500) widoczna jest wewnętrzna struktura perlitu, przy czym jasnoszare linie reprezentują ferryt, podczas gdy ciemnoszare cementyt.
Cementyt (węglik żelaza, Fe3C) - jedna z podstawowych faz międzymetalicznych z grupy węglików, występującą w stopach żelaza z węglem i innymi pierwiastkami. Cementyt jest jednym ze składników stali; jest materiałem twardym i kruchym, posiada strukturę krystaliczną rombową, jego twardość to około 65 HRC (800 HB), jest fazą metastabilną o zawartości węgla do 6,67%. Posiada liczne wiązania metaliczne, co sprawia, że posiada własności metaliczne.
W zależności od zawartości węgla w stopie można rozróżnić:
cementyt pierwotny, wydzielający się przy krzepnięciu stopów o zawartości 4,3-6,67% węgla z roztworu ciekłego ubożejącego w węgiel, w postaci grubych igieł
cementyt wtórny, wydzielający się z austenitu wskutek obniżania się w nim rozpuszczalności węgla. Cementyt wtórny może wydzielać się w postaci igieł, siatki na granicach ziaren perlitu oraz jest jego składnikiem.
cementyt trzeciorzędowy, wydzielający się z ferrytu na skutek obniżania się w nim rozpuszczalności węgla wraz ze spadkiem temperatury.
Ledeburyt - mieszanina eutektyczna austenitu γ z cementytem (lub ferrytu z cementytem - ledeburyt przemieniony) , zawierająca dokładnie 4,3% węgla. Ledeburyt powstaje w krzepnącym ciekłym roztworze żelaza z węglem, gdy zawartość węgla jest w granicach 2,06% - 6,67%, w temperaturze 1147°C. Dla zawartości węgla mniejszej niż 4,3% stop zawiera austenit i ledeburyt, przy równej - tylko ledeburyt i jest eutektykiem, a powyżej - ledeburyt i cementyt. Ledeburyt jest stabilny do temperatury 727°C, poniżej której rozpada się austenit. Ledeburyt przechodzi wtedy w tzw. ledeburyt przemieniony. Staje się wtedy podwójną eutektyką. Pierwotnie występujący w niej cementyt, zachowuje swą formę, a austenit rozpada się na mieszaninę perlitu i cementytu. Strukturę tę można ujednolicić przez wyżarzanie.
Martenzyt - metastabilna faza stopu żelaza α (alfa) i węgla[1] powstała podczas szybkiego schłodzenia z prędkością większą od prędkości krytycznej z temperatury w której występuje austenit. Przemiana ta ma charakter bezdyfuzyjny i polega na przebudowie sieci krystalicznej RSC (sieć Regularna Ściennie Centrowana) na sieć TPC (sieć Tetragonalna Przestrzennie Centrowana) czyli zmodyfikowaną przez obecność atomów węgla sieć RPC (sieć Regularna Przestrzennie Centrowana). Temperatura początku i końca przemiany martenzytycznej w dużym stopniu zależy od zawartości węgla w stopie.
Bainit to mieszanina przesyconego ferrytu i wydzielonych węglików. Powstaje w wyniku przemiany bainitycznej. Ma ona charakter częściowo dyfuzyjny. Wraz z obniżaniem temperatury przemiany zwiększa się udział przemiany bezdyfuzyjnej i twardość bainitu. Twardość bainitu jest mniejsza od twardości martenzyt.
Wyróżnia się dwa rodzaje bainitu:
bainit górny - powstaje w wyniku przemiany zachodzącej w temperaturze powyżej 400°C. Składa się z cementytu oraz przesyconego ferrytu. Jest strukturą niekorzystną ze względu na kruche pękanie.
bainit dolny - powstaje w wyniku przemiany zachodzącej w temperaturze poniżej 400°C. Składa się z węglika ε oraz przesyconego ferrytu. Jest on twardszy od bainitu górnego, gdyż wydzielone węgliki są bardziej dyspersyjne.