铁碳合金是碳素钢和铸铁的统称，是工业中应用最广的合金，是国民经济的重要物质基础。不同成分的碳素钢和铸铁，组织和性能也不相同。铁碳相图是碳素钢与铸铁及其加工处理的主要理论基础，它反映了平衡条件下铁碳合金在各种温度时成分与组织的关系，并且显示了某些性能变化的规律性。在研究和使用钢铁材料、制定其热加工和热处理工艺以及分析工艺废品的原因时，都需要应用铁碳相图。

铁碳合金相图是研究铁碳合金最基本的工具，是研究碳素钢和铸铁的成分、温度、组织及性能之间关系的理论基础，是制定热加工、热处理、冶炼和铸造等工艺的依据。碳质量分数为0. 0218%~2.11%的铁碳合金称为碳素钢，大于2.11%的称为铸铁。

铁和碳可形成一系列稳定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC。它们都可以作为纯组元看待，但由于碳质量分数大于Fe3C成分（wc=6.69%）时，合金脆性很大，没有实用价值，因此我们所讨论的铁碳合金相图实际上是Fe-Fe3C相图。