γ-Fe

γ-Fe是面心立方晶格,而α-Fe是體心立方晶格,由於面心比體心排列緊密，所以由前者轉化為後者時，體積要膨脹。純鐵在室溫下是體心立方結構，稱為α-Fe。將純鐵加熱，當溫度到達910℃時，由α-Fe轉變為γ-Fe，γ-Fe是面心立方結構。繼續升高溫度，到達1390℃時，γ-Fe轉變為 δ-Fe，它的結構與α-Fe一樣，是體心立方結構。純鐵隨著溫度增加，由一種結構轉變為另一種結構，這種現象稱為同素異構轉變。

不存在β-Fe 自從Osmond 在1885 年首次提出β-Fe 以為，直到1922 年Westgren 和Phragmén 用高溫X射線衍射證明β-Fe 與α-Fe 有相同的體心立方結構為止，在很長時間內，冶金學家一直為鋼為什麼在淬火后變硬而爭論不休。同素異構派(Allotropist) 認為是α-Fe →β-Fe 相變的結果，而碳派(Carbonist) 認為是C 的作用，各執一詞。儘管β-Fe 的存在被否定了，同素異構相變(γ-Fe →α′-Fe) 還是存在的，它與四方畸變的α′-Fe 中固溶C 都是鋼在淬火后變硬的必要條件。