金屬結晶包括形核與長大兩個過程。
結晶需滿足自由能降低，即需要在一定的過冷度條件下才能結晶。此外還需要有能量起伏和結構起伏。
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實際結晶溫度與理論結晶溫度的差值稱之為過冷度。
結晶時自由能的變化主要包括體積自由能的降低和表面能的增加。
只有在足夠的過冷條件下，結晶時體積自由能的下降才能克服結晶時界面自由能的增加，獲得足夠的結晶驅動力。實際上，體積自由能的變化只需彌補2/3的界面能的變化，即可形成穩定的晶核。
影響過冷度的主要因素有材料本身的性質、化學成分、冷卻速度等。
