Фаза — у металознавстві фізично і хімічно однорідна частина системи (металу або сплаву), що має однаковий склад, будову, єдиний агрегатний стан і відокремлена від решти частин системи поверхнею поділу.

Наприклад, рідкий метал — це однофазна система, а суміш двох видів різних за складом і будовою металів, розмежованих поверхнею поділу або одночасна присутність сплаву у рідкому стані і кристалів утворює двофазну систему.

У сплавах можуть утворюватись наступні фази:

• рідкі розчини;
• тверді розчини;
• хімічні сполуки;
• проміжні сполуки.

Графічне зображення ліній співіснування фаз у залежності від термодинамічних параметрів носить назву «фазова діаграма».

Рідкі розчини — цілком однорідні суміші з двох (або кількох) речовин, в яких молекули одної речовини рівномірно розподілені між молекулами другої речовини.

Твердими розчинами називають фази, у яких один із компонентів сплаву зберігає свою кристалічну решітку, а атоми іншого компонента розміщаються в кристалічній решітці першого компонента (розчинника), змінюючи її розміри.

Залежно від кристалічної будови розрізняють:

• тверді розчини заміщення
• тверді розчини вкорінення

Характерними особливостями хімічних сполук утворених за законом нормальної валентності, що різнить від твердих розчинів є:

• кристалічна решітка сполуки відрізняється від кристалічних ґраток компонентів;
• у сполуці завжди зберігається кратне масове співвідношення компонентів, що дозволяє виразити її простою формулою виду A_nB_m;
• властивості сполуки різко відрізняються від властивостей компонентів, що її утворили.
• температура плавлення стала.

На відміну від твердих розчинів хімічні сполуки утворюються при суттєвій різниці у атомній та кристалічні будові компонентів.

Хімічні сполуки металів мають назву інтерметаліди (інтерметалічні сполуки)

Значна кількість сполук , що утворюється в сплавах металів не підпорядковується законам валентності і не має сталого співвідношення компонентів. Найважливіші проміжні сполуки, що утворюються у сплавах наступні:

• фази вкорінення;
• електронні сполуки;
• гетерогенні структури.

Перехідні метали Fe, Mn, Cr, Mo та ін. утворюють з елементами з малими атомними радіусами вуглецем, азотом, бором і воднем такі сполуки як карбіди, нітриди, бориди і гідриди. Вони мають багато спільного у будові і властивостях, їх часто називають фазами вкорінення.

Фази вкорінення мають формулу: M₄X (Fe₄N, Mn₄N та ін.), M₂X (Fe₂N, W₂C, Mo₂C та ін.), MX (VC, TiN та ін.). Фази вкорінення є фазами змінного складу, і мають високу твердість.

Згадані вище тверді розчини вкорінення утворюються при значно менших концентраціях другого компонента (C, N, H) і мають решітку метала розчинника, тоді як фази вкорінення мають іншу решітку. Кристалічна структура фаз вкорінення визначається співвідношенням атомних радіусів неметалу (R_x) і металу (R_м). Якщо R_x/R_м<0,59, то атоми металу у цих фазах розміщені по типу однієї з простих кристалічних ґраток (кубічної чи гексагональної), у яку вкорінюються атоми неметалу, займаючи у ній певні місця. Якщо умова R_x/R_м<0,59 не виконується, як це спостерігається у карбідів заліза, марганцю, хрому то утворюються складніші решітки і такі сполуки уже не відносяться до фаз вкорінення.

Електронні сполуки утворюються між одновалентними елементами (Cu, Ag, Au, Li, Na) або металами перехідних груп (Fe, Mn, Co та ін.) і простими металами з валентністю від 2 до 5 (Be, Mg, Zn, Cd, Al та ін.).

Електронні сполуки мають кристалічну решітку, яка відрізняється від кристалічних ґраток їх компонентів і утворюють сплави у широкому інтервалі концентрацій.

Такі сполуки мають певну електронну концентрацію (певне відношення числа валентних електронів до числа атомів) :

• для сполук з електронною концентрацією 3/2 (1,5) характерна об'ємоцентрована кристалічна решітка і називають її β-сполука (CuBe, Cu₃Al, FeAl та ін.);
• для сполук з відношенням 21/13 (1,62) характерна складна кубічна решітка і позначаються як γ-сполуки (Cu₅Zn₈, Fe₅Zn₂₁ та ін.)
• для сполук з електронною концентрацією 7/4 (1,75) характерна щільноупакована гексагональна решітка і позначається як ε-фаза (Cu₃Si, Cu₃Sn та ін.).

При кристалізації багатьох сплавів ( у т.ч. і Fe-C) утворюються структури, що складаються із декількох фаз, що утворюють цю гетерогенну структуру, яку виявляють мікроаналізом.

• Фази діаграми «залізо-вуглець»
• Фазова діаграма

• Лахтин Ю. М. Основы металловедения М.: Металлургия, 1988. 320 с. ISBN 5-229-00085-6
• Сич А. М., Нагорний П. Г. Основи матеріалознавства:Навчальний посібник. - К. Видавничо-поліграфічний центр "Київський університет", 2003.
• Вест А. Химия твердого тела. - М.:Мир, 1988. - Ч. 1,2