Um dos melhores exemplos de modificações produzidas por tratamentos térmicos (1) na microestrutura das ligas metálicas são os ferros fundidos. De maneira genérica os ferros fundidos são definidos como uma classe de ligas ferrosas Fe-Si-C com teores de carbono acima de 2,11%p. O silício é proveniente, em geral, da própria matéria-prima e fica retido no ferro durante o processo.
Classificam-se os ferros fundidos comerciais como aqueles materiais com teores de carbono no intervalo (3,0-4,5)%p de carbono (C) e com outros elementos de liga presentes. O diagrama de fases 
, apresentado na Figura 9.n, mostra que as ligas dentro dessa faixa de composições apresentam ponto de fusão relativamente baixo (
1200°C).
Como foi observado no Tópico 9.7, a cementita é um composto metaestável que, sob certas circunstâncias especiais, se decompõe em ferrita e grafita:
(9.3)
No diagrama de equilíbrio da Figura 9.n para o ferro e o carbono, a abscissa se estende até 100%p C. O diagrama de fases 
, apresentado na Figura 9.f (Tópico 9.6), e o diagrama de equilíbrio completo para o ferro e o carbono Figura 9.n, são virtualmente idênticos no lado rico em ferro.
A formação da grafita nos ferros fundidos é regulada pela composição e pela taxa de resfriamento. Concentrações de silício (Si) maiores que, aproximadamente, 1%p promovem a grafitização (formação da grafita). Taxas de resfriamento muito baixas durante a solidificação também favorecem a formação da grafita.
Se a grafita é a única fase rica em carbono que se forma, as fases obtidas são as descritas pelas linhas tracejadas no diagrama 
da Figura 9.o. Esta compara esquematicamente as várias microestruturas do ferro fundido obtidas pela variação da composição e do tratamento térmico. Por outro lado, poderá ocorrer a formação de 
se a liga for resfriada mais rapidamente. Se as velocidades de resfriamento forem tais que a grafita se forma apenas em temperaturas mais altas, o diagrama de equilíbrio para o ferro e o carbono e o diagrama de fases 
devem ser usados em conjunto para explicar as estruturas resultantes.
Os tipos mais comuns de ferros fundidos são os ferros fundidos cinzento, nodular (ou dúctil), branco e maleável.
Figura 9.n – Diagrama de equilíbrio completo para o ferro e o carbono.
Figura 9.o – As várias microestruturas do ferro fundido obtidas pela variação da composição e do tratamento térmico.