Demir-Karbon faz diyagramı (Demir-sementit faz diyagramı ya da demir-karbon denge diyagramı) her malzemecinin; Picasso’nun tabloları gibi baş ucunda bulundurması gerekli en önemli ikili diyagramdır. Tüm ikili alaşım sistemleri içinde en önemli yeri demir-karbon alaşım sistemi tutmaktadır. Teknolojik açıdan önemli yere sahip olan tüm toplumlar, esas olarak demir-karbon alaşımı olan dökme demir ve çelikleri ana yapısal malzeme olarak kullanmışlardır.
Saf demir ısıtılması sırasında ergimeden önce iki defa kristal yapı değişikliğine uğrar.Oda sıcaklıklarında demir, α-demiri veya ferrit adını almakta olup hacim merkezli kübik (HMK) kristal yapıya sahiptir. Ferrit 912 C’nin üzerine çıkıldığında yüzey merkezli kübik (YMK) yapıya sahip ϫ-demirine veya östenit fazına dönüşür. Östenit fazı 1394 C’ye kadar devam etmekte ve bu sıcaklıktan sonra δ-ferrit olarak tanımlanan ve HMK kristal yapıya sahip faza dönüşerek sıcaklığın 1538 °C’ye ulaşmasıyla ergimektedir. Tüm bu değişiklikler faz diyagramının solunda yer alan düşey eksen üzerinde olmaktadır. Kimyasal bileşimin belirtildiği yatay eksen,sadece ağırlıkça % 6,67 miktarına kadar uzanmaktadır. Bu karbon miktarında bir metaller arası bileşik olan demir karbür veya daha yaygın olarak kullanılan ismiyle sementit (Fe3C) oluşur ve demir-sementit faz diyagramının sağ tarafındaki düşey eksenle temsil edilir. Demir-Sementit faz diyagramı ötektid,ötektoid ve peritektik olmak üzere üç dönüşüm noktası içerir.
Kimyasal bileşiminde ağırlıkça %0.008 ile %2.14 oranında karbon içeren demir-karbon alaşımları “çelik” olarak isimlendirilir. Teorik olarak çelikler en çok ağırlıkça %2.14 oranında karbon içerse de pratikteki uygulamalarda %1.10’un üzerinde karbon içeren çeliklere nadir olarak rastlanır. “Dökme demirler” teorik olarak ağırlıkça %2.14 ile %6.67 oranında karbon içeren demir alaşımları olarak tanımlanır. Ancak uygulamada kullanılan ticari dökme demirler bileşimlerinde ağırlıkça %4.5’ten daha az oranda C içermektedir.
Kaynak:
Callister, Malzeme Bilimi ve Mühendisliği
En sondaki ifadede oran %4,5 yerine %0,45 olabilir mi? : "Ancak uygulamada kullanılan ticari dökme demirler bileşimlerinde ağırlıkça %4.5’ten daha az oranda C içermektedir."