1. Układ żelazo-mangan, mangan-węgiel  i żelazo-mangan-węgiel

Stopy układu żelazo-mangan w szerokim zakresie składów krzepną jako roztwory stałe y i tylko bardzo bogate w żelazo i „bardzo bogate w mangan krzepną w niewielkich zakresach składów również jako roztwory stałe Fe — a i(b) i Mn — b i w pewnych również niewielkich zakresach składów — jako mieszaniny dwu faz Fe — a(b)+y i y+Mn . Spowodowane jest to zdolnością zarówno żelaza jak i manganu do występowania w kilku odmianach alotropowych oraz zdolnością manganu do rozszerzania w stopach z żelazem obszaru istnienia żelaza y.

Jak wynika z układu równowagi żelazo-mangan „zakres temperatury krzepnięcia (czyli różnica między temperaturą likwidusu i temperaturą solidusu), zwłaszcza dla stopów bogatych w mangan jest bardzo mały i wynosi zaledwie kilka stopni. Ponieważ mangan w stopach z żelazem zwiększa obszar istnienia żelaza y, przeto obniża on również temperaturę przemiany żelaza y w żelazo a, która np. dla stopu o zawartości ok. 14% Mn zaczyna się już w temperaturze 600°C.

Ponieważ mangan występuje w czterech odmianach alotropowych, przeto uwidoczniły się one również w stopach żelaza z manganem, lecz tylko po stronie stopów bogatych w mangan. Z czterech odmian alotropowych manganu tylko dwie, a mianowicie y i 5 odpowiadają pod względem krystalograficznym odmianom żelaza y i a() i z tego powodu stopy bogate w mangan, w których mangan znajduje się w innych odmianach alotropowych, tzn. lub a mają zupełnie inne własności mechaniczne i technologiczne niż stopy bogate w żelazo.

Układ mangan-węgiel został opracowany tylko do tworzącej się podczas krzepnięcia fazy międzykrystalicznej Mn7C3 o zaw. ok. 9% C. W tym niewielkim zakresie składów zarówno od strony manganu, jak i od strony fazy Mn7C3 krzepnięcie odbywa się w sposób perytektyczny dla niewielkich zakresów składów. W pobliżu środkowej części układu występuje jedno krzepnięcie perytektyczne również dla niewielkiego zakresu składów. W układzie tym występują w stanie stałym dwie przemiany perytektoidalne: w temperaturze 1010 i 857°C i dwie przemiany eutektoidalne: w temperaturze 950 i 820°C przyczyn pierwsza przemiana perytektoidalna związana jest z tworzeniem się nowej fazy między- metalicznej Mn23C6. Na wykresie tym nie uwidoczniono natomiast bardzo często opisywanej w podręcznikach metaloznawstwa fazy Mn3C izomorficznej z Fe3C.

Maksymalna rozpuszczalność węgla w manganie w temperaturze 820°C wynosi 1,0%. W miarę obniżania temperatury rozpuszczalność ta maleje i w temperaturze 500°C dochodzi do ok. 0,3% C. Tworząca się już w temperaturze 1340°C faza międzymetaliczna Mn7C3 krystalizuje w układzie heksagonalnym z 80 atomami w sieci o parametrach a=13,90 A, c=4,54 A i c/a0,327. Natomiast faza międzymetaliczna Mn23C6 krystalizuje w układzie regularnym o sieci typu D84 z 116 atomami w sieci. o parametrze a = 10,585 A.

Wreszcie faza międzymetaliczna Mn3C krystalizuje w układzie rombowym o parametrach sieci a=4,530 A. b=5,080 A i c=6,772 A. Faza Mn7C3 jest izomorficzna z fazą Cr7C3, faza Mn23C6 jest izomorficzna z fazą Cr23C6, a faza Mn3C jest izomorficzna z fazą Fe3C. Izotermiczne przekroje układu potrójnego Fe-Mn-C od strony żelaza (do 20% Mn i 2% C) dla temperatury 900, 800, 700, 600 i 500°C.
W temperaturze 900°Cw podanym wyżej zakresie składów występuje od strony żelaza w bardzo małym- zakresie składów mieszanina faz a (ferryt) + y (austenit), dalej dla bardzo dużego zakresu kładów — faza y (austenit) i wreszcie w dość dużym zakresie składów przy zwiększonej zawartości węgla — znowu mieszanina fazy (austenit) + faza C, przez kt6rą należy rozumieć fazę (FeMn)3C.

W przekroju izotermicznym układu Fe-Mn-C w temperaturze 800°C (rys. 80b) pojawia się od strony żelaza już sama faza a, dalej idzie mieszanina faz a + y, następnie znowu sama faza y i wreszcie znowu mieszanina faz y+C. Na dalszych przekrojach w miarę coraz niższych. temperatur faza a i faza C, względnie ich mieszaniny, — zwiększają swe zakresy, a faza y -zmniejsza, przy czym pojawia sią już nawet mieszanina trzech fazach. Przedstawiono dla tego samego układu potrójnego Fe-Mn-C przekroje pionowe w stanie stałym dla stałych zawartości manganu 2,5, 4, 10 i 13% Mn, -przy zmiennych zawartościach żelaza i węgla.