مخطط الحديد والكربون أو مخطط أطوار الحديد والكربون (بالإنجليزية: Iron-carbon phase diagram ) توجد في سبائك الحديد (وهي الفولاذ والحديد الزهر) دائما نسبة صغيرة من الكربون ، وهي التي تحدد خصائص الفولاذ وخصائص الحديد الزهر . ومخطط أطوار الحديد والكربون هو رسم بياني يبين أطوار الحديد والتوازن بينها كمخطط ثنائي للحديد والكربون . وهو يبين اعتماد الأطوار الناتجة للحديد على درجة الحرارة وعلى كمية الكربون الموجودة في كل طور .
وإذا أردنا أن نعرف بنية السبيكة عند تبريدها سريعا ، فإننا نلجأ إلى مخطط التحول الحراري الزمني.
يشكل الكربون أهم الإضافات التي تدخل في صناعة سبائك الحديد ، وأي تغير في نسبة الكربون وإن كانت صغيرة فلها تأثير كبير على صفات سبيكة الحديد . ويقل ما نستنتجه من مخطط الحديد والكربون كلما كانت سرعة التبريد أو التسخين عالية ، أو كلما زادت نسبة المواد المكونة للسبيكة .
يمثل مخطط الحديد والكربون في شكلين : نظام شبه مستقر (Fe-Fe3C) وفيه يكون الكربون مرتبطا كذرات في البنية الحديدية, ونظام مستقر (Fe-C) يكون الكربون فيه حبيبيا في هيئة غرافيت. وفي التقنية العملية يستخدم عادة النظام Fe-Fe3C الشبه مستقر .