Многие металлы в зависимости от температуры могут существовать в разных кристаллических формах или, как их называют, в разных полиморфных модификациях. В результате полиморфного превращения атомы кристаллического тела, имеющие решетку одного типа, перестраиваются таким образом, что образуется кристаллическая решетка другого типа. Полиморфную модификацию, устойчивую при более низкой температуре, для большинства металлов принято обозначать α, а при более высокой – β, затем γи т.д.
При полиморфном превращении кристаллы (зерна) новой полиморфной формы растут в результате неупорядоченных, взаимно связанных переходов атомов через границу фаз. Отрываясь от решетки исходной фазы (например, β), атомы по одиночке или группами присоединяются к решетке новой фазы (α), и, как следствие этого, граница зерна α-модификации передвигается в сторону зерна β-модификации, «поедая» исходную фазу. Зародыши новой модификации наиболее часто возникают на границах зерен исходных кристаллитов. Вновь образующиеся кристаллы закономерно ориентированы по отношению к кристаллам исходной модификации.
Используя явление полиморфизма, можно упрочнять и разупрочнять сплавы при помощи термической обработки.
Покажем на примере железа. Железо имеет две полиморфные модификации α и γ. Модификация α-железа существует при температурах ниже 910°С и выше 1392°С. В интервале температур 1392–1539°С α-железо нередко обозначают как δ-железо.
Кристаллическая решетка α-железа – объемно центрированный куб с периодом решетки 0,28606 нм. До температуры 768°С α-железо магнитно (ферромагнитно). γ-железо существует при температуре 910–1392°С; оно парамагнитно. Кристаллическая решетка γ-железа гранецентрированная кубическая (а = 0,3645 нм при 910°С).
