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Sistema Ferro-Carbono
Os diagramas de fase ou diagramas de equilíbrio como também são denominados têm como finalidade mostrar alterações de estado físico e de estrutura que sofrem as ligas metálicas, em decorrência de aquecimentos ou resfriamentos lentos.
O diagrama de fases Ferro-Carbono é obviamente o diagrama mais estudado entre todas as ligas metálicas presentes na atualidade, fato facilmente explicado já que os aços carbono, além de serem os materiais metálicos mais utilizados pelo homem, apresentam variados e interessantes transformações no estado sólido.
O estudo do diagrama de fases permite-nos compreender porque variações do teor de carbono nos aços resultam na obtenção de diferentes propriedades, e dessa maneira, possibilitam a fabricação de aços de acordo com propriedades desejadas.

Quando uma transformação invariante que, normalmente, ocorreria no estado sólido é inibida por um resfriamento rápido, fases fora de equilíbrio, completamente novas, podem se formar.
O mais importante exemplo deste fenômeno são as fases fora de equilíbrio produzidas durante o tratamento térmico dos aços.
As fases de equilíbrio em um aço-carbono (sem elementos de liga (1) intencionalmente presentes), à temperatura ambiente, são o ferro (Fe) e a grafita (C). Experimentalmente, entretanto, nunca se forma a grafita; forma-se o composto longe de equilíbrio , chamado de cementita, no lugar da grafita.
O lado mais rico em ferro (Fe) do diagrama de fases para o sistema ferro(Fe)-carbono (C) está apresentado na Figura 9.f. O sistema ferro-carbono pode ser dividido em duas porções, que são:
• porção rica em ferro;
• porção para composições no intervalo (6,7-100)%p C (grafita pura).
Os aços e ferros fundidos possuem teores de carbono inferiores a 6,7%p (em peso) de carbono (C). O ferro puro comercial contém teores menores do que 0,008%p de carbono (C); os aços contêm entre 0,008 e 2,11%p de carbono (C); e os ferros fundidos contém entre 2,11 e 6,7%p