Transformationen in Werkstoffen bezeichnen allgemein strukturelle, chemische oder physikalische Änderungen des Gefüges, die durch Variation von Temperatur, Zeit, mechanischer Spannung oder chemischer Umgebung ausgelöst werden. Zentral sind dabei Phasentransformationen, also der Übergang zwischen verschiedenen thermodynamisch definierten Phasen (z.B. Austenit → Ferrit, Perlit, Bainit oder Martensit in Stählen).

Phasentransformationen lassen sich klassisch in diffusionsgesteuerte und diffusionslose Prozesse einteilen. Diffusionsgesteuerte Umwandlungen (z.B. perlitische oder bainitische Umwandlung) erfordern atomare Wanderung über mehrere Gitterplätze und sind stark zeit- und temperaturabhängig. Diffusionslose, martensitische Transformationen beruhen auf kooperativen Scher- und Verzerrungsvorgängen des Gitters und verlaufen nahezu instantan, ohne signifikante Langstreckendiffusion.

Transformationen sind für die Einstellung mechanischer, magnetischer und funktionaler Eigenschaften entscheidend. Der TRIP-Effekt (Transformation Induced Plasticity) nutzt z.B. die spannungs- bzw. verformungsinduzierte Austenit→Martensit-Umwandlung zur Erhöhung von Festigkeit und Duktilität. In Formgedächtnislegierungen beruht die reversible Formänderung auf thermisch oder mechanisch ausgelösten martensitischen Transformationen.

Neben makroskopischen Phasentransformationen spielen lokale Transformationen, etwa an Korngrenzen, Versetzungen oder Ausscheidungen, eine Rolle, da sie Spannungsfelder, Rissinitiierung und Diffusionspfade beeinflussen. Mathematische Transformationen wie die Fourier-Transformation sind zwar keine Gefügeänderungen, werden aber zur Analyse transformationsbedingter Mikrostrukturen (z.B. Beugungsdaten, Spektren) genutzt. Insgesamt sind Transformationen ein zentrales Konzept zur gezielten Eigenschaftsmodifikation von Werkstoffen.