鐵碳合金是碳素鋼和鑄鐵的統稱，是工業中應用最廣的合金，是國民經濟的重要物質基礎。不同成分的碳素鋼和鑄鐵，組織和性能也不相同。鐵碳相圖是碳素鋼與鑄鐵及其加工處理的主要理論基礎，它反映了平衡條件下鐵碳合金在各種溫度時成分與組織的關系，并且顯示了某些性能變化的規律性。在研究和使用鋼鐵材料、制定其熱加工和熱處理工藝以及分析工藝廢品的原因時，都需要應用鐵碳相圖。

鐵碳合金相圖是研究鐵碳合金最基本的工具，是研究碳素鋼和鑄鐵的成分、溫度、組織及性能之間關系的理論基礎，是制定熱加工、熱處理、冶煉和鑄造等工藝的依據。碳質量分數為0. 0218%~2.11%的鐵碳合金稱為碳素鋼，大于2.11%的稱為鑄鐵。

鐵和碳可形成一系列穩定化合物：Fe3C、Fe2C、FeC。它們都可以作為純組元看待，但由于碳質量分數大于Fe3C成分（wc=6.69%）時，合金脆性很大，沒有實用價值，因此我們所討論的鐵碳合金相圖實際上是Fe-Fe3C相圖。