Eisen-Kohlenstoffdiagramm*

Um die Gefügezustände von Metall in Abhängigkeit von Temperatur (y-Achse) und Kohlenstoffgehalt (x-Achse) grafisch darzustellen, wurde das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm entwickelt. Für Stahl ist ein max. Kohlenstoffanteil von 2% möglich. Metalle mit einem höheren Gehalt an Kohlenstoff zählt man zu Gusseisen. Diese sind für unsere Betrachtungen jedoch uninteressant.
Einschub! Seit einiger Zeit sind "Superstähle" mit Kohlenstoffanteilen bis 4% auf dem Markt, die vor allem für hochbeanspruchte Teile in Turbinen und ähnlichem verwendet werden. Diese Stähle werden aber nicht erschmolzen, sondern pulvermetallurgisch erzeugt. Einschub Ende! 
Auf der senkrechten Achse des Eisen-Kohlenstoff-Diagrammes findet man die Temperatur in °C. Die Metalle sind hier von festem bis verflüssigtem Zustand eingezeichnet. Reines Eisen beginnt bei 1.147°C zu schmelzen. Der Schmelzpunkt liegt bei 1.536°C.
Auf der horizontalen Achse finden wir die prozentuale Angabe des Gehaltes an Kohlenstoff im Metall bzw. Gefüge.

Die eingezeichneten Linien markieren die Umwandlung des Metalls. Zwischen diesen Umwandlungslinien liegen Abschnitte, in denen das Metall sich in einem bestimmten Zustand befindet. Beispielsweise ist die Wandlung vom festen in den flüssigen Zustand eingetragen. Aber auch die Neuordnung der Atome ist ablesbar. Im Eisen-Kohlenstoff-Diagramm erkennt man die Abschnitte, in denen das Metall nur eine bestimmte Beschaffenheit besitzt. Diese sind Schmelze, Ferrit oder Austenit. Andere Bereiche zeichnen sich durch Kombinationen von Beschaffenheiten aus. Diese sind z.B. Schmelze und Austenit, Austenit und Ferrit, Ferrit und Perlit.
Die Kennzeichnung der Schnittpunkte mit Großbuchstaben auf den Umwandlungslinien ist zum besseren Verständnis gedacht. Diese markieren den Übergang in einen anderen Zustand bzw. Beschaffenheit.

Das Eisen-Kohlenstoff-Diagramm geht von einer gleichbleibenden Abkühlung der Metalle aus. Kühlt man das Metall langsam ab entsteht Grobkorn. Bei schneller Abkühlung erhält man feinkörniges Metall. Die Art des Metallkorns entscheidet über die Festigkeitseigenschaften. Grobkorn besitzt eine niedrigere Festigkeit, kann aber durch Wärmebehandlungen oder Umformungen feinkörniger und damit fester werden. Das feinkörnige Metall besitzt bereits eine hohe Festigkeitsstufe.