Geometrisch-räumliche Anordnung der Atome von Elementen im festen Zustand, die in zweidimensionaler Betrachtung eine Netzebene bildet und in dreidimensionaler Sichtweise ein Raumgitter zeigt. Es werden kristalline (geordnete) und amorphe (ungeordnete) Strukturen unterschieden.
Bei kristallinen Stoffen sind die Atome in regelmäßigen Abständen angeordnet: sie bilden ein Kristallgitter. Die Atome befinden sich an den Knotenpunkten der Gitterebenen, können jedoch Schwingungen um den Mittelpunkt dieser Abstände ausführen. Mit steigender Temperatur nimmt die Schwingungsweite zu. Im schmelzflüssigen Zustand geht die Bindung verloren: flüssige Metalle haben jetzt eine amorphe Struktur. Erstarrt sind sie wieder kristallin.
Jede einzelne Gitterzelle im Raumgitter ist geometrisch eindeutig angeordnet mit kubischen, hexagonalen oder tetragonalen Aufbau. Außerdem gibt es monokline, trikline, orthorhombische und rhomboedrische Strukturen (Bild 1). Eckpunkte und Schnittpunkte von Flächen- oder Raumdiagonalen bilden die Mittelpunkte der Atome: bezeichnet als einfach kubisch, kubisch-raumzentriert und kubisch-flächenzentrierte Kristallgitter. Die Mindestzahl der Atome bildet die Elementarzelle. So hat die kubisch-raumzentrierte Elementarzelle zwei Atome, die kubisch-flächenzentrierte vier Atome. Durch Anlagerung von Elementarzellen zu Gittereben bilden sich Raumgitter (Bild 2). Als Gitterparameter werden die Abstände der Atommittelpunkte in der Elementarzelle bezeichnet. Zur Beschreibung der Gitterpunkte werden die Raumkoordinaten mit den Millerschen Indices gekennzeichnet. Sie geben die Raumkoordinaten in der Reihenfolge x-, y- und z-Achse an (Bild 3).
Eisen, Mangan und Zinn kristallisieren temperaturabhängig in unterschiedlichen Kristallgittern und sind polymorph, wie zum Beispiel:
reines Eisen bis 910 °C:
α-Eisen –> kubisch-raumzentriertes Gitter
reines Eisen ab 910 °C:
γ- Eisen –> kubisch-flächenzentriertes Gitter
reines Eisen ab 1390°C:
δ-Eisen –> kubisch-raumzentriertes Gitter
