grafisk representasjon av termodynamiske likevektsforhold mellom ulike faser (gass, flytende, fast stoff).
Fasediagrammer utgjør en komprimert måte å samle og formidle informasjon om stabilitet av kjemiske forbindelser og materialer. De enkleste typer fasediagram fås når man betrakter en enkelt forbindelse (komponent), f.eks. H2O: is/vann/damp. Etter Gibbs faseregel vil tre faser av H2O (is, vann og damp) være i likevekt kun i ett punkt, trippelpunktet, betegnet C i figuren.
Legeringen sølv – kobber danner et enkelt tokomponent-system med fasediagram ved atmosfæretrykk som vist på figuren. L er smelte, α er fast fase med hovedinnhold sølv, β er fast fase med hovedinnhold kobber. L+α, L+β og α+β er områder (sammensetnings- og temperaturkombinasjoner) der begge faser eksisterer. Sameksistens av alle tre faser foreligger i ett enkelt diagrampunkt E, definert ved eutektisk konsentrasjon 28,1 % Cu og eutektisk temperatur 779 °C. Andre tokomponent-diagrammer er mer kompliserte med opptreden av f.eks. 9 faste faser i systemet gull – tinn.
I trekomponent (ternære) systemer angis sammensetning for en prøve innen en trekant med konsentrasjoner som kanter/akser. Temperaturen angis ved høyde over basisplanet for trekanten. Systemet anskueliggjøres gjennom perspektivskisser, rommodeller eller ved snitt gjennom en rommodell ved en valgt temperatur (isotermt snitt).
Når antall komponenter overstiger fire, er det vanskelig å finne tilfredsstillende representasjonsformer.
Fasediagramsdata er av sentral betydning ved utvikling og forståelse av egenskaper og prosesser for produksjon av metaller, legeringer (se f.eks. jern) og mer teknologisk avanserte materialer. Ut fra termodynamiske data og evt. estimerte data, er det mulig å modellere fasediagram ved hjelp av regnemaskinsprogrammer.