В железо углеродных сплавах углерод может находиться в свободном состоянии — в виде графита или в химически связанном состоянии — в виде цементита. Железо углеродные сплавы, содержащие углерод в виде цементита, называют сталями и белыми чугунами. Углерод в виде графита имеется в сером чугуне.Структурные превращения происходят в тех железо углеродных сплавах, в которых углерод находится в виде химического соединения с железом, и определяются диаграммой состояния железо углеродных сплавов. Структура стали и белого чугуна представляет собой сочетание структурных составляющих, имеющих следующие наименования: феррит, цементит, аустенит и ледебурит. Феррит — твердый раствор углерода в железе, содержащий небольшое количество углерода и имеющий поэтому низкую прочность, небольшую твердость, но высокую пластичность и хорошие магнитные свойства. Цементит — химическое соединение железа с углеродом; он является очень твердым, имеет высокую прочность, но очень хрупок. Наличие цемента в стали делает ее очень твердой, хрупкой и мало пластичной, но вместе с тем и прочной. Аустенит — твердый раствор углерода в железе, в котором содержание углерода колеблется от 0,8 до 2,0%. Он немагнитен, имеет невысокую твердость, высокую прочность, хорошую пластичность, высокое электрическое сопротивление и устойчив против коррозии.