（一）共析合金
鋼鐵具有複雜的相圖，其一端為α相固溶體，另一端為Fe 3C之金屬間化合物，在通過γ區進入α+Fe 3C雙相區，所產生的相變化是相當複雜的首先考慮共析成分（含0.76wt%C）的合金，此共析鋼慢慢冷卻通過共析溫度所產生的顯微結構，會產生，交錯的層狀物或兩相（α相和+Fe 3C碳化物）的層狀組織。在此種情況下，相對層狀物厚度比例大約是8比1（α肥力相：Fe 3C碳化物）。此種顯微結構稱為波來鐵（pearlite），因為在低倍率顯微鏡下觀察時，其具有如渦流源頭的外觀圖。波來鐵中α向和Fe 3C碳化物交錯層形成的原因和共晶結構形成的原因是一樣的，因為母相成分不同於各產物相的成分，因此相變態需藉由擴散使碳重新分佈。此種共析反應的顯微結構之變化，需要靠碳原子的擴散，以共析合金而言，碳原子濃度分別由0.76wt％擴散到0.022wt%肥粒鐵區及碳含量6.7wt%雪明碳鐵層，且波來鐵由晶界延伸進入未反應的沃斯田鐵晶粒內。層狀波來鐵的形成原因主要是因為形成此種結構時，其碳原子只需擴散一個最小距離，因而最符合冶金熱力學反應原理。
（二）亞共析合金
接下來解說共析成分以外的其它鐵－碳化鐵合金的顯微結構考慮共析點左邊之成分，即介於0.022wt%和0.76wt%碳之間的相區，此稱為亞共析（少於共析）合金（hypoeutectoid alloy）以碳含量0.25wt%的碳為例。在大約850℃的溫度，顯微結構整體為一單一γ相的晶粒，當溫度徐徐冷卻至約820℃，此時開始進入α＋α雙相區，此時會有顆粒狀的α相從γ相中析出，此α相稱為初析α相。其顯微結構係二相共存的。許多小的α相顆粒將沿著原來γ相晶界形成。當溫度冷卻至723℃以上時，剛好在共析溫度之上方，因此但仍然位於α+γ區內，初析α相的分率將增加而顯微結構顯示α顆粒將成長變得較大。當溫度下降到剛好低於共析點723℃以下，所有在共析溫度出現的γ相（此γ相具有共析成分，即含0.76wt%的碳）將根據上述共析反應轉換為波來鐵。出現在波來鐵中的肥粒鐵稱為共析肥粒鐵，而較早形成的肥粒鐵稱為初析（意指在共析之前）肥粒鐵。
（三）過共析合金
含C量介於0.7 wt%6和2.14wt%的碳鋼稱為過共析合金（hypereutectoid alloy）。由γ相區範圍的溫度冷卻下來可得初析雪明碳鐵及波來鐵的顯微結構。以含碳量1.1wt％碳鋼為例，在約900℃時，其顯微結構只有γ晶粒單相出現。徐徐冷卻進入γ+ Fe 3C相區（例如830℃左右），雪明碳鐵沿著最初γ相晶界開始形成，此雪明碳鐵稱為初析雪明碳鐵。當溫度持續下降到通過共析點723℃以下時，所有剩下的共析成分的沃斯田鐵轉換成波來鐵，因此最後的顯微結構包括波來鐵和網狀初析雪明碳鐵為其機械性質因網狀雪明碳鐵硬脆的緣故而較少使用。
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