Demir-karbon diyagramı, demir ve karbon alaşımlarının farklı sıcaklık ve bileşimlerde hangi fazlara sahip olduğunu gösteren bir grafiktir. Bu diyagram, iki ana şekilde çizilebilir: 1. Demir-sementit diyagramı: Demir ve karbonun Fe3C adı verilen bir bileşik oluşturduğunu varsayar. 2. Demir-grafit diyagramı: Demir ve karbonun elementel karbon (grafit) olarak ayrıştığını varsayar. Demir-karbon diyagramının önemli noktaları şunlardır: - Ötektoid nokta: %0,8 karbon içeriğinde, çeliklerin perlit fazına dönüştüğü sıcaklık (727°C). - Ötektik nokta: %4,3 karbon içeriğinde, dökme demirlerin sıvıdan direkt katı fazlara geçiş yaptığı sıcaklık (1147°C). Bu diyagram, çeliklerin ve dökme demirlerin özelliklerini, ısıl işlemlerini ve uygulama alanlarını belirlemek için metalurji biliminde kullanılır.