金属在固态下，由一种晶格转变为另一种晶格的过程称为同素异构转变。如铁、钛、锰、锡等均有同素异构转变的性能。纯铁的同素异构转变过程如图1．2．8所示，从图中可以看出，纯铁在1 538℃时开始结晶，在1 538～1 394℃时为体心立方晶格，称为δ-Fe；温度下降到1 394～912℃时为面心立方晶格，称为γ-Fe；在912℃以下为体心立方晶格，称为α-Fe。纯铁的同素异构转变过程可概括如下：
图1．2．8 铁的同素异构转变
金属的同素异构转变也是通过原子的重新排列来完成的，它与液态金属结晶过程很相似，也包括晶核的形成和晶粒的长大两个阶段，为了便于两者的区别，一般将固态同素异构转变称为二次结晶或重结晶，液态金属结晶称为一次结晶。由于在固态下原子的扩散比液态下困难得多，因此同素异构转变应具有较大的过冷度。此外，由于晶格类型不同，其原子排列的致密度不同，将会使金属的体积发生变化并产生较大的内应力。
由于纯铁具有同素异构转变的特性，因此它是钢铁能够进行热处理的依据，也是钢铁材料性能多种多样、用途广泛的主要原因之一。
