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的圖形。它是研究鐵碳合金的組織、性能變化規律的基本工具，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。

由于w(C)大于6.69%的鐵碳合金脆性很大，在生產中沒有使用價值，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為是Fe-Fe₃C相圖。為了便于分析，將Fe-Fe₃C相圖中實用意義不大的左上角和左下角部分進行了簡化，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，縱坐標表示溫度。橫坐標表示w(C)，左端原點表示純鐵(即w(C)為0%），右端點為Fe₃C(w(C)為6.69%），由左向右表明w(C)由0增加到6. 69%，在橫坐標上，任意一個固定成分均代表一種鐵碳合金。圖中的點都有一定的物理意義，圖中的線是由各鐵碳合金的臨界點（金屬結構發生轉變的溫度稱為臨界點）連接而成。這些點和線把相圖分割成多個區域，它們表示了平衡條件下鐵碳合金在對應的成分和溫度下所具有的相或組織狀態。