金中最重要的合金元素，碳含量小幅的变化也可能会对合金的材质或性质有大的影响。铁碳合金相图可以表达温度及碳的浓度对钢铁的影响，不过没有其他金属的资讯。铁碳合金相图可以分为二部份：亚稳定的Fe-FeC系统，其中的碳已和铁键结，以及稳定的Fe-C系统，其中碳以石墨的形式存在。铁碳合金相图一般会包括这两个系统，不过Fe-FeC系统用到的比较多。
铁碳合金相图中的代表性区域.相图中的X轴是碳的含量，Y轴是温度。图中只标示一般比较常用到的部份，也就是碳含量在0%到6.67%的区域（只有少量合金