Esistono quattro forme allotropiche del ferro, denominate:
-ferro alfa
- ferro beta
- ferro gamma
- ferro delta.
Ciascuna di tali forme allotropiche esiste in un determinato intervallo di temperatura:
il ferro alfa esiste a temperature inferiori a 768 °C; magnetico.
il ferro beta esiste a temperature comprese tra 768/770 °C e 910 °C; presenta una perdita delle caratteristiche magnetiche e alta duttilità.
il ferro gamma esiste a temperature comprese tra 910 °C e 1 394 °C; scioglie carbonio.
il ferro delta esiste a temperature comprese tra 1 394 °C e 1 538 °C.
Le varie forme allotropiche del ferro sono differenti dal punto di vista strutturale: il ferro alfa, beta e delta presentano un reticolo cubico a corpo centrato con 9 atomi, mentre il ferro gamma presenta un reticolo cubico a facce centrate con 14 atomi.
Stati allotropici diversi in soluzione solida con il Carbonio creano composti con nomi differenti e differenti caratteristiche meccaniche.