金属在固态下随温度的改变，由一种晶格转变为另一种晶格的现象叫做同素异构转变。由同素异构转变所得到的不同晶格类型的晶体称为同素异构体。铁的同素异构转变（图2-14）：
图2-14 纯铁的冷却曲线
不仅纯铁能够发生同素异构转变，而且铁碳合金——钢、铸铁同样能发生同素异构转变。正因为如此，生产中才有可能对钢和铸铁进行各种热处理来改变其组织和性能。可见纯铁的同素异构转变现象具有极其重要的意义。同素异构转变是通过原子的重新排列来完成的（犹如队列变换队形一样），这一过程有如下特点：
同素异构转变也是由晶核的形成和晶核的长大两个基本过程来完成的，新晶核优先在原晶界处生成；同素异构转变时有过冷（或过热）现象，而且具有较大的过冷度；同素异构转变过程中，有相变潜热产生，在冷却曲线上出现水平线段，但这种转变是在固态下进行的，它与液体结晶相比仍有不同之处；同素异构转变时常伴有金属的体积变化等。