金属的结晶过程可以通过热分析法进行研究，图2 -14 所示为热分析装置。将要研究的纯金属放入坩埚中加热，使其熔化成液体，并把热电偶浸入到熔化的金属液中，然后缓慢地冷却下来，在冷却过程中，每隔一定的时间测量一次温度，将记录下来的数据描绘在温度—时间坐标图中，这样就获得了纯金属的冷却曲线，如图2 -15 所示。

图2-14　热分析法装置示意图

1—热电偶； 2—坩埚； 3—金属液； 4—电炉

图2-15　纯金属的冷却曲线(www.daowen.com)

由冷却曲线可见，液体金属随着冷却时间的延长，其热量不断向外界散失，温度不断下降。当冷却到a 点时，液体金属开始结晶，随着冷却时间的延长温度并不降低，在冷却曲线上出现了一个平台。这是由于在结晶过程中释放出来的结晶潜热补偿了向外界散失的热量，导致结晶时的温度不随时间的延长而下降，直到b 点结晶终了。a，b 两点之间的水平线即为结晶阶段，这个平台所对应的温度就是纯金属的结晶温度。金属结晶终了后，温度又继续下降。

纯金属在极缓慢冷却条件下的结晶温度称为理论结晶温度，用T0 表示。在实际生产中，金属的实际结晶温度（T1） 往往低于理论结晶温度（T0）。这种金属的实际结晶温度低于理论结晶温度的现象称为过冷现象，二者之差称为过冷度，即ΔT = T0 - T1，如图2 -16 所示。

图2-16　纯金属结晶时的冷却曲线

（a） 理论结晶； （b） 实际结晶

实践证明，过冷度与冷却速度有关，结晶时冷却速度越快，金属的实际结晶温度越低，过冷度也就越大。过冷是金属结晶的必要条件。