As fases são regiões homogêneas do espaço no estado de equilíbrio termodinâmico. As fases líquidas se difundem entre si e se tornam homogêneas rapidamente. As fases sólidas também se difundem entre si, porém o processo é muito mais lento devido à baixíssima mobilidade dos átomos da maior parte dos sólidos (Veja os Capítulos 14 e 15). Portanto, as estruturas da maioria dos sólidos de uso comum estão fora de equilíbrio termodinâmico ou quase no equilíbrio.
Há dois usos comuns da palavra estado que tendem a causar confusão, e por isso faremos agora a distinção. É comum a referência ao “Estado Líquido“, “Estado Sólido“, etc. Nestes casos, estamos referindo-nos ao estado de agregação da matéria, e não ao estado termodinâmico. Se o estado termodinâmico de um sistema for fixado, os estados de agregação que o compõem ficam determinados, porque isto já está implícito na definição de estado termodinâmico. Entretanto, a recíproca não é verdadeira, e devemos ter cuidado para não confundir os dois termos. Um sistema num dado estado termodinâmico pode conter mais de um estado de agregação. Por exemplo, pode conter fases no estado líquido e no estado sólido.
Componentes são os elementos, compostos ou misturas polifásicas que compõem um sistema. Contudo, a maneira como se chega a este componente pode variar. Assim, um elemento A e um elemento B podem ser misturados para produzir uma composição total que também pode ser obtida por outro caminho, por exemplo, misturando A com um composto hipotético 
. Considera-se como verdadeiro qualquer conjunto com o qual consigamos atingir a composição desejada. Se, por exemplo, desejarmos uma composição 50% de A e 50% de B, os componentes 
e A são, logicamente, inadequados, pois nenhuma mistura dos dois dará a composição “50-50”. Entretanto, muitos conjuntos de componentes podem ser considerados como formadores de um dado sistema, e a escolha de um ou outro sistema é uma questão de conveniência. Se uma série de composições estiver sendo considerada, naturalmente devemos escolher componentes que satisfaçam a todas as composições.
Fase é uma região homogênea do espaço. Mas o termo fase também pode, às vezes, não ser claro. Se a pressão ou a temperatura de um sistema é alterada, as composições das fases podem variar; se a composição total do sistema é alterada, as fases também podem variar.
As fases cujas composições variam desta maneira devem ou não ser consideradas como novas fases? Mesmo que as propriedades físicas das fases possam ser um pouco alteradas, as estruturas cristalinas serão semelhantes. Há suficiente semelhança, no todo, para que o “novo” conjunto de fases possa ser considerado uma continuação do “velho” conjunto. Portanto, uma fase poderá existir ao longo de uma faixa de composições. Enquanto a variação das propriedades físicas causada pela variação de composição for contínua e gradual, a mesma fase estará presente.
Se todas as propriedades variarem descontinuamente, dizemos que a antiga fase se transformou em uma nova fase. Variações de temperatura, pressão e composição alteram as propriedades das fases presentes ou causam o aparecimento e o desaparecimento de certas fases. Como as propriedades de um sistema dependem em alto grau de sua constituição de fases, o estudo do equilíbrio de fases é muito importante.
Os diagramas de fases são uma maneira concisa de representar as relações entre as fases e apresenta, pelo menos, quatro importantes vantagens:
1. As condições sob as quais as mudanças de fase ocorrem podem ser registradas de maneira simples para um grande número de composições num espaço relativamente pequeno;
2. Certas regras de construção reduzem enormemente o número de observações experimentais necessárias para se determinar as relações entre as fases, em praticamente todos os sistemas de ligas metálicas.
3. O reconhecimento das relações (embora não formais) entre a constituição das ligas, suas propriedades e sua microestrutura fazem dos diagramas uma importantíssima ferramenta no controle do processamentos dos materiais.
4. Dadas a composição da liga e sua temperatura, pode-se determinar as fases, suas composições e quantidades relativas que a liga teria em condições de equilíbrio.