Диаграмма состояния Fe – Fe₃С (железо-цементит) представлена на рис. 5.6. По оси абсцисс на диаграмме приведено содержание углерода и цементита. Видно, что количество цементита в сплаве равно 15-кратному содержанию углерода.

На диаграмме имеется восемь однофазных участков: на левой оси ординат отрезок AN соответствует δ-железу, отрезок NG – γ-железу, отрезок ниже точки G – α-железу.

Так как каждая из этих модификаций железа взаимодействует с углеродом, то диаграмму состояния можно рассматривать как трехэтажную, состоящую из частей I, II, III (рис. 5.6). Все модификации железа образуют с углеродом твердые растворы внедрения. В области AHN твердый раствор углерода в δ-железе – феррит (Ф) (иногда обозначают δ-твердый раствор). В области AJESG твердый раствор углерода в γ-железе – аустенит (А). В области GSO твердый раствор углерода в низкотемпературной модификации α-железа (Ф).

Растворимость углерода в α-железе весьма незначительная, составляет при температуре 600 °С около 0,01 %. В γ-железе растворимость углерода доходит до 2,14 %.

Правая ордината DFKL диаграммы Fe – Fe₃С (рис. 5.6) соответствует цементиту. Область выше линии ликвидус ABCD соответствует жидкому состоянию (Ж).

Сложный вид диаграммы Fе – Fе₃С объясняется тем, что железо обладает полиморфными превращениями в твердом виде. Полиморфизм железа обусловливает и полиморфные превращения в железоуглеродистых сплавах.