如果我們把熔融的金屬液體防入一個散熱緩慢的容器中，讓金屬液體以極其緩慢的速度進行冷卻，同時記錄其溫度—時間變化曲線即冷卻曲線。通過對冷卻曲線的分析，我們可以了解以下一些現象。
1、結晶過程伴隨著潛熱的釋放從冷卻曲線上可以見到一個結晶溫度平臺，這說明在該時間段內，金屬內部有熱量釋放彌補了熱量的散失，我們把這個熱量稱為結晶潛熱。冷卻曲線上結晶平臺的溫度稱為實際結晶溫度T0。
2、結晶時液體必須具有一定的過冷度
在結晶發生時，實際結晶溫度并不是金屬的熔點。如果我們把金屬的熔點稱為理論結晶溫度的話，那么實際結晶溫度要低于理論結晶溫度。這兩者之差稱之為過冷度ΔT，ΔT 隨著冷卻條件和液體雜質的含量不同，可以在很大的范圍內變化。但是對于一定的金屬液體來說，ΔT 存在著一個最小值稱為亞穩極限ΔT*。如果過冷度小于這個值，結晶幾乎不能進行或以難于察覺的速度進行，液體可以長期保持在亞穩狀態；大于這個值，液體才能以可觀的速度進行著結晶。這個極限值與液體的純潔程度有著很大的關系，最高可達熔點的0.2左右，即ΔT*=0.2Tm。
金屬結晶時，是一個系統能量降低的過程。在理論結晶溫度時，液態金屬的自由能與固態金屬的自由能相等，所以結晶不能進行。只有當溫度低于熔點時，固態自由能低于液態的自由能，結晶才能進行。液態金屬與固態金屬的自由能之差，就是促使這個轉變進行的驅動力。
兩相的自由能差ΔGV與過冷度ΔT成正比，過冷度越大，結晶的驅動力ΔGV越大。由此可見，要獲得結晶過程所必需的驅動力，一定要使實際結晶溫度低于理論結晶溫度，才能滿足結晶的熱力學條件。同時，過冷度越大，結晶驅動力越大，結晶速度越快。