铁的同素异形体

在大气压下，根据温度的不同，存在三种铁的同素异形体形式：α 铁 (α-Fe)、γ 铁 (γ-Fe) 和 δ 铁 (δ-Fe)。 在非常高的压力下，存在第四种形式，称为ε铁（ε-Fe）。 一些有争议的实验证据表明存在第五种高压形式，它在非常高的压力和温度下稳定。

大气压力下铁的相很重要，因为碳的溶解度不同，形成不同类型的钢。 铁的高压相作为行星核心固体部分的模型很重要。 通常认为地球内核主要由具有 ε 结构的结晶铁镍合金组成。 围绕固体内核的外核被认为是由液态铁、镍和微量较轻元素混合而成。

在大约 10 GPa 以上的压力和几百开尔文或更低的温度下，α-铁会变成密排六方 (hcp) 结构，也称为 ε-铁或六铁； 较高温度的 γ 相也会变成 ε 铁，但会在较高压力下发生。 已经观察到 epsilon-Fe 与 Mn、Os 和 Ru 的合金中的反铁磁性。