Maddenin uç halinin, katı, sıvı, gaz ve bu haller arasındaki geçişlerin, termodinamik esasları doğayı yöneten en kuvvetli güçlerden bazılarıdır. Bu fazları ve faz geçişlerini anlamak için malzeme biliminin elindeki en güçlü alet faz diagramlarıdır. Bu diagramların hesaplanması ve uygulanması öğrencilere öğretilecek. İlk başta iki elementli sistemlerle başlayıp faz diagramlarının kullanımı anlatılacak. Bu konudaki en önemli ve standart faz diagramı, demir karbon faz diagramıdır ve derste bu diagramı işleyerek ilerleyecek ve faz diagramlarının ana presipleri öğretilecek. Daha sonra üçlü ve daha fazla elementli diagramların kullanımına değinilecek.