金属从液态变成固态，称为凝固，凝固后的金属基本上是晶体，所以又称之为结晶。金属构件都是经过冶炼和铸造，然后加工而成，因此都要经过结晶过程。
金属结晶形成的组织特点，如各相晶粒的大小、形状和分布，将极大地影响金属的机械性能、加工性能和使用性能。由于结晶的性能具有遗传性，从而不可避免地会影响到后续的轧制和锻压等工艺性能。
因此，研究和控制金属的结晶过程，对于提高金属性能具有重要的意义。
纯金属的结晶与合金的结晶有共同点，也有区别，掌握纯金属的结晶是基础，进一步掌握合金的结晶就会更加容易。
金属结晶的宏观现象。用实验测得金属从液态到固态的冷却曲线见图1。从图中可以看出，当温度不断下降到金属的理论结晶温度Tm时，金属还是呈液态，并未开始结晶。
图1
继续冷却至理论结晶温度下某一温度T时，液态金属才开始结晶。这个实际结晶温度与理论结晶温度之差ΔT=Tm-T，称为过冷度。
过冷度越大，结晶温度就越低。
金属不同，同一金属的纯度不同，过冷度都会不一样。一般说来，金属越纯，过冷度越大。
如果金属种类确定，纯度也确定了，那么过冷度主要取决于冷却速度。冷却速度越大，过冷度就越大，反之，冷却速度越慢，过冷度越小。
从图1冷却曲线上可以看出，金属开始结晶时，冷却曲线上出现了一个平台，说明在这个温度下，金属在不断散热，但随着时间的增加，温度并没有发生变化。
金属结晶时从液态变成固态，释放出的热量，叫做结晶潜热。反之，金属受热熔化时，从固态变成液态，要吸收热量，这个热量叫熔化潜热。
结晶过程结束后，继续冷却，冷却曲线又会继续下降。
金属结晶的微观过程。人们通过长时间的研究发现，金属的结晶过程，实际上是一个形核和长大的过程。
图2
结晶开始时，在液态金属中局部存在达到某一临界尺寸的晶核，这些晶核不断聚集液态金属中的原子而长大。随着晶核的持续增加和先期形成的晶核不断长大，最终液态金属消耗完毕，全部形成晶体。一个晶核长大后就形成一个晶粒。一般而言，晶体的取向是杂乱无章的，在宏观上体现出各向异性。
