铁碳合金相图是表示在平衡条件（缓慢冷却或缓慢加热）下，不同成分的铁碳合金在不同温度下具有的组织或状态的图形。它是研究铁碳合金的组织、性能变化规律的基本工具，是合理选用钢铁材料、制定热加工工艺（热处理、锻造、铸造）的依据。

由于w(C)大于6.69%的铁碳合金脆性很大，在生产中没有使用价值，所以我们只研究w(C)小于6.69%的铁碳合金。故铁碳合金相图也可认为是Fe-Fe₃C相图。为了便于分析，将Fe-Fe₃C相图中实用意义不大的左上角和左下角部分进行了简化，简化后的铁碳合金相图如图所示。

图1简化后的Fe-Fe₃C合金相图

图中，纵坐标表示温度。横坐标表示w(C)，左端原点表示纯铁(即w(C)为0%），右端点为Fe₃C(w(C)为6.69%），由左向右表明w(C)由0增加到6. 69%，在横坐标上，任意一个固定成分均代表一种铁碳合金。图中的点都有一定的物理意义，图中的线是由各铁碳合金的临界点（金属结构发生转变的温度称为临界点）连接而成。这些点和线把相图分割成多个区域，它们表示了平衡条件下铁碳合金在对应的成分和温度下所具有的相或组织状态。