Eisen (Fe) ist das zentrale Metall der technischen Metallkunde und bildet die Basis nahezu aller Stähle und Gusseisenwerkstoffe. Es kristallisiert im reinen Zustand temperaturabhängig in verschiedenen Modifikationen: ferritisches α-Eisen (kubisch-raumzentriert, KRZ), austenitisches γ-Eisen (kubisch-flächenzentriert, KFZ) und δ-Eisen (KRZ). Unter martensitischen Umwandlungsbedingungen entsteht tetragonal-verzerrtes BCT-Eisen (Body-Centered Tetragonal), das die hohe Härte von Martensit bestimmt.

In Eisenbasis-Materialien (Fe-Basis Werkstoffe) werden gezielt Legierungselemente (z.B. C, Mn, Cr, Ni, Mo) zugesetzt, um Gefüge, Umwandlungskinetik und Eigenschaften zu steuern. Bei Gusseisen ermöglichen erhöhte Kohlenstoffgehalte und Siliziumzugaben die kontrollierte Graphitausscheidung. Dies führt zu Werkstoffklassen wie Lamellengraphitguss, Sphäroguss (kugelgraphit Gusseisen) und Kompaktgraphitguss, deren mechanische und thermische Eigenschaften stark von Graphitform, -menge und Matrix (Ferrit, Perlit, Bainit) abhängen.

Neben der Strukturwerkstofffunktion spielt Eisen auch eine zentrale Rolle in biologischen Systemen. Die Eisenhomöostase reguliert Aufnahme, Transport, Speicherung und Abgabe von Fe²⁺/Fe³⁺-Ionen. Ferritin dient als Speicherprotein und begrenzt die Bildung freier Eisenionen, die über Fenton-Reaktionen hochreaktive Radikale erzeugen können. Störungen der Eisenhomöostase sind maßgeblich an Ferroptose beteiligt, einer durch Eisen katalysierten, lipidperoxidationsgetriebenen Form des Zelltods.

Technologisch bedeutsam ist auch Schwamm-Eisen, das durch Direktreduktion von Eisenerzen gewonnen wird und als poröses Zwischenprodukt für Sinter-, Pulver- und Sekundärmetallurgie dient. Insgesamt verbindet Eisen eine außerordentliche Vielfalt an Kristallstrukturen, Gefügezuständen und Legierungskonzepten mit hoher Verfügbarkeit und Recyclingfähigkeit und bleibt damit der wichtigste metallische Werkstoffträger.