O carbeto ou carboneto de ferro, 
, na temperatura ambiente é estável e não se decompõe. Mas, se aquecido em altas temperaturas por períodos muito longos de tempo, é uma fase metaestável ; neste caso a cementita pode decompor-se em ferrita e em grafita, a forma de equilíbrio do carbono. Conseqüentemente, o diagrama de fase 
é um diagrama longe do equilíbrio e metastável, pois a cementita não é um composto em condições de equilíbrio. Contudo, como a taxa de decomposição da cementita é extremamente lenta, potencialmente todo o carbono estará na forma de 
, e não de grafita.
Na ferrita (CCC) somente pequenas concentrações de carbono são solúveis e a solubilidade máxima é de 0,02%p na temperatura de 727°C. Os interstícios de uma estrutura CCC( Veja capítulo 3, Figura 3.m mostrando interstícios tetraédicos) da ferrita são pequenos para acomodar com facilidade o pequeno átomo de carbono (0,071nm).
A cementita 
se forma quando o limite de solubilidade para o carbono na ferrita é excedido a temperaturas abaixo de 727°C (para composições dentro da região das fases).
Se nenhum outro elemento de liga for adicionado, a austenita não é estável a temperaturas inferiores a 727°C. A estrutura CFC ( Veja capítulo 3, Figura 3.m mostrando interstícios octaédricos) da austenita possui posições intersticiais maiores que os da ferrita e a solubilidade máxima do carbono na austenita é de 2,11%p na temperatura de 1147°C, valor quase 100 vezes maior que o máximo valor para a ferrita.
A cementita também coexistirá com a fase 
entre as temperaturas 727°C e 1147°C. A Figura 9.g mostra um gráfico de solubilidade do carbono na ferrita (ferro 
) e austenita (ferro 
), para temperaturas até 1147°C.
A nomenclatura 
para a cementita não significa que o carbeto de ferro forme moléculas, mas, simplesmente, que o reticulado cristalino contém átomos de ferro (Fe) e de carbono (C) numa proporção de 3 átomos de Fe para 1 de C. O 
possui célula unitária ortorrômbica (veja Capítulo 3, Figura 3.a.2), com 12 átomos de ferro e 4 átomos de carbono por célula unitária.
Figura 9.g – Gráfico de solubilidade do carbono na ferrita (ferro 
) e austenita (ferro 
), para temperaturas até 1147°C.