金屬固態相變的類型很多，有許多金屬在不同條件下可能會發生幾種不同類型的轉變。根據固態相變類型隨外界條件不同而引起的變化，可大體上將其分為兩大范疇：其一為平衡轉變，其二為不平衡轉變。 

       固態金屬在緩慢加熱或冷卻時發生的能獲得符合相圖所示平衡組織的相變稱為平衡轉變。固態金屬發生的平衡轉變主要有以下幾種。

1.1 同素異構轉變和多型性轉變 

      純金屬在溫度和壓力變化時，由某一種品體結構轉變為另一種晶體結構的過程稱為同素異構轉變，鐵、鈦、鈷、錫等純金屬都會發生這種轉變。在固溶體中發生的由一種晶體結構轉變為另一種晶體結構的過程則稱為多型性轉變，鋼在加熱或冷卻時發生的鐵素體向奧氏體或奧氏體向鐵素體的轉變即屬于這種轉變。

1.2 平衡脫溶沉淀    

      設A-B二元合金具有如下圖所示的相圖，當成分為K的合金被加熱到t₁溫度時，β相將全部溶入α相中而成為單一的固溶體。若自t₁溫度緩慢冷卻，當冷至固溶度曲線MN以下溫度時，β相又將逐漸析出，這一過程稱為平衡脫溶沉淀。其特點是新相的成分與結構始終與母相的不同；隨著新相的析出，母相的成分和體積分數將不斷變化，但母相不會消失。鋼在冷卻時，二次滲碳體從奧氏體中析出，即屬于這種轉變。

1.3 共析轉變    

      合金在冷卻時由一個固相同時分解為兩個不同的固相的轉變稱為共析轉變，可以用反應式γ→α+β表示。共析轉變生成的兩個相的成分和結構都與原母相(反應相)不同。鋼在冷卻時由奧氏體轉變為珠光體(鐵素體與滲碳體的混合物)，即屬于這種轉變。

1.4 調幅(或增幅)分解    

      某些合金在高溫下為均勻的單一固溶體，待冷卻至某一溫度范圍時，將分解成為兩種與原固溶體的結構相同，而成分卻明顯不同的微區的轉變稱為調幅(或增幅)分解，可以用反應式α→α₁+α₂表示。其特點是：在轉變初期，新形成的兩個微區之間并無明顯的界面和成分的突變，但通過上坡擴散，最終使一均勻固溶體變為一個不均勻固溶體。

1.5 有序化轉變   

      固溶體(包括以中間相為基的固溶體)中，各組元原子的相對位置從無序到有序(指長程有序)的轉變過程稱為有序化轉變。在Cu-Zn，Cu-Au，Mn-Ni，Fe-Ni，Ti-Ni等60多種合金系中都可發生這種轉變。

     固態金屬在快速加熱或冷卻時，由于平衡轉變受到抑制，可能發生某些不平衡轉變而得到在相圖上不能反映的不平衡(或介穩)組織。固態金屬發生的不平衡轉變主要有以下幾種：

2.1 偽共析轉變  

      以鋼為例，當奧氏體以較快冷速被過冷到GS和ES的延長線以下溫度時(如下圖中虛線所示)，將從奧氏體中同時析出鐵素體和滲碳體。從這一轉變過程和轉變產物的組成相來看，與鋼中共析轉變(即珠光體轉變)相相同,但其組成相的相對量(或轉變產物的平均成分)卻并非定值，而是依奧氏體的碳質量分數而變，故稱為偽共析轉變。

2.2 馬氏體轉變   

     以鋼為例，若進一步提高冷速，使奧氏體來不及進行偽共析轉變而被過冷到更低溫度，由于在低溫下鐵和碳原子都難于擴散，這時奧氏體便以一種特殊的機理，即無須借助于原子擴散的方式將γ點陣改組為α點陣，這種相變稱為馬氏體轉變，其轉變產物稱為馬氏體。馬氏體的成分與母相奧氏體的相同。除Fe-C合金外，在許多其他合金(如銅合金、鈦合金)中也能發生馬氏體轉變。

2.3 塊狀轉變   

     對于純鐵或低碳鋼，在一定的冷速下γ相或奧氏體可以轉變為與之具有相同成分而形貌呈塊狀的α相。這種塊狀新相的長大是通過原子的短程擴散使新、母相間的非共格界面推移而實現的。這種相變在新相的形貌上和與母相的界面結構上均與馬氏體轉變不同，稱為塊狀轉變。這種轉變在Cu-Zn，Cu-Ga合金中也存在。

2.4 貝氏體轉變   

      以鋼為例，當奧氏體被過冷至珠光體轉變和馬氏體轉變之間的溫度范圍時，由于鐵原子已難于擴散，而碳原子尚具有一定擴散能力，故出現一種不同于馬氏體轉變的的獨特的不平衡轉變，稱為貝氏體轉變，又稱為中溫轉變。其轉變產物的組成相是α相和碳化物，但α相的碳質量分數和形態，以及碳化物的形態和分布等均與珠光體的不同，稱為貝氏體。

2.5 不平衡脫溶沉淀    

      如圖1所示，若合金K自溫度采取快冷，則相來不及析出，待冷到室溫時便得到一過飽和固溶體α’。如在室溫或低于MN線的溫度下，溶質原子尚具有一定擴散能力，則在上述溫度停留期間，過飽和固溶體便會自發地發生分解，從中逐漸析出新相，但這種新相在析出的初級階段，在成分和結構上均與平衡沉淀相有所不同，這種相變稱為不平衡脫溶沉淀(也稱為時效)。在低碳鋼和鋁、鎂等有色合金中會發生這種轉變。  

     綜上所述，盡管金屬固態相變的類型很多，但就相變過程的實質來說，其變化不外乎以下三個方面：①結構；②成分；③有序化程度。有些轉變只具有某一種變化，而有些轉變則同時兼有兩種或三種變化。例如，同素異構轉變、多型性轉變、馬氏體轉變、塊狀轉變等只有結構上的變化，調幅分解只有成分上的變化，有序化轉變只有有序化程度的變化，而共析轉變、貝氏體轉變、脫溶沉淀等則兼有結構和成分的變化等等。  

     由于不同的轉變可以獲得不同的轉變產物，即不同的組織和結構，因此，同一種金屬或合金通過不同的熱處理便可獲得不同的性能。