多數的金屬一旦凝固以后，其晶格形式保持不變。但鐵則不同，其晶格形式隨著所處的溫度而變化。純鐵在910℃以上時呈面心立方晶格結構，常稱為γ-Fe，在910℃以下則呈體心立方晶格結構，常稱為α-Fe。

當將常溫下的純鐵加熱到910℃以上，或由910℃以上的溫度冷卻下來時，在其內部要發生原子的重新排列，即晶格結構的變化。這種在固態下的金屬由于加熱或冷卻而引起，晶格結構的轉變，稱為同素異構轉變。

固態金屬的同素異構轉變過程與液態金屬的冷卻結晶過程很相似，也包含著晶核的形成與成長這兩個過程，故常把同素異構轉變過程稱為重結晶。在重結晶的過程中，也類似于金屬的結晶過程，在冷卻曲線中出現水平段，也就說明在重結晶過程中有放出或吸收潛熱的現象。圖3一2為純鐵冷卻曲線。同時，在γ-Fe轉變為α-Fe過程中，若加快冷卻速度，即增大過冷度，也可以使新核迅速生成，達到細化晶粒的目的，從而改善鋼材的機械性能。由于鐵的同素異構轉變現象，才使鋼鐵材料可以通過熱處理工藝來改變它的力學性能，故實用意義很大。