金屬由液態轉變為固態晶體的過程稱為結晶。純金屬的結晶是在固定的溫度下進行的。其過程可描繪右圖所示冷卻曲線。純金屬由液態緩慢冷卻，隨著熱量向外界散失，溫度不斷下降，當降到t0溫度時便開始結晶。由於放出的結晶潛熱恰好補償了冷卻時向外散失的熱量，故這時的溫度不再下降，在冷卻曲線上出現水平線段，它所對應的溫度t0稱純金屬的理論結晶溫度。在實際生產中，由於冷卻速度較快，實際結晶溫度t1要低於理論結晶溫度，這種現象稱為過冷現象。理論結晶溫度與實際結晶溫度的差值，稱為過冷度，即Δt＝t0－t1。液態金屬的冷卻速度越快，實際結晶溫度就越低，即過冷度越大。實踐證明，金屬都是在壹定的過冷度下結晶的，所以過冷是金屬結晶的必要條件。
2、純金屬的結晶過程
純金屬的結晶過程是壹個不斷形成晶核和晶核不斷長大的過程，見下圖所示。當溫度下降到結晶溫度時，原子的活動能力減弱，在液態金屬中某些部位，首先有規則地排列成小晶體，形成結晶的核心（稱為晶核，也稱自發晶核）。晶核周圍的原子按晶體的固有規律向這些晶核聚集長大，與此同時，又有新晶核產生、長大，直到全部結晶完畢。