多数的金属一旦凝固以后，其晶格形式保持不变。但铁则不同，其晶格形式随着所处的温度而变化。纯铁在910℃以上时呈面心立方晶格结构，常称为γ-Fe，在910℃以下则呈体心立方晶格结构，常称为α-Fe。
当将常温下的纯铁加热到910℃以上，或由910℃以上的温度冷却下来时，在其内部要发生原子的重新排列，即晶格结构的变化。这种在固态下的金属由于加热或冷却而引起，晶格结构的转变，称为同素异构转变。
固态金属的同素异构转变过程与液态金属的冷却结晶过程很相似，也包含着晶核的形成与成长这两个过程，故常把同素异构转变过程称为重结晶。在重结晶的过程中，也类似于金属的结晶过程，在冷却曲线中出现水平段，也就说明在重结晶过程中有放出或吸收潜热的现象。图3一2为纯铁冷却曲线。同时，在γ-Fe转变为α-Fe过程中，若加快冷却速度，即增大过冷度，也可以使新核迅速生成，达到细化晶粒的目的，从而改善钢材的机械性能。由于铁的同素异构转变现象，才使钢铁材料可以通过热处理工艺来改变它的力学性能，故实用意义很大。
