纯金属的结晶是在一定温度下进行的，通常采用热分析法测量其结晶温度。在测量过程中，首先将金属熔化，然后以缓慢的速度冷却。在冷却过程中，每隔一定时间测定一次温度，最后将测量结果绘制在温度-时间坐标上，即可得到如图2-12（a）所示的纯金属冷却曲线。
从冷却曲线可见，金属液随着时间的推移，温度不断下降。当冷却到某一温度时，在冷却曲线上出现水平线段，原因是结晶过程中释放出来的结晶热量，补偿了散失在空气中的热量，所以，纯金属是在恒定的温度下结晶的，如：Fe在1538℃结晶，Cu在1083℃结晶。冷却曲线中，此水平线段所对应的温度就是金属的理论结晶温度（ T 0 ）。另外，从图2-12（b）中所示的曲线还可看出，金属在实际结晶过程中，从液态转变为固态时必须冷却到理论结晶温度（ T 0 ）以下才开始结晶，这种现象称为过冷。理论结晶温度 T 0 和实际结晶温度 T 之差Δ T ，称为过冷度。
图2-12 纯金属结晶时的冷却曲线
试验研究表明，金属结晶时的过冷度并不是一个恒定值，其与冷却速度有关，冷却速度越大，则过冷度越大，金属的实际结晶温度也越低。在实际生产中，金属液的结晶必须在一定的过冷度下进行，过冷是金属结晶的必要条件。