物质原子从不太规则排列的液态转化为有规则排列的固态，这个过程就是结晶，也称凝固。

钢液结晶需要两个条件：一是热力学条件，一是动力学条件，两者缺一不可。

A 热力学条件

金属处在熔化温度时，液相与固相处于平衡状态；排出或供给热量，平衡向不同的方向移动；当排出热量时，液相金属转变为固相金属。

钢是合金，钢液的冷凝过程是非平衡过程：钢液在快速冷却至理论结晶温度以下一定程度时，才开始结晶。由此可见，实际结晶温度比理论结晶温度要低，两者之差称为“过冷度”。钢液只有处于过冷态下才可能结晶，具有一定的过冷度是钢液结晶的热力学条件。

B 动力学条件

钢液必须在过冷条件下才能结晶，其过程为形成核心和晶核长大。

钢是合金，钢液中悬浮着许多高熔点的固相质点，是自然的结晶核心，这属于异质形核(即非均质形核)。所以，钢液在过冷度很小的情况下，就可以形成晶核开始结晶。

钢液形成核心后即迅速长大，晶核开始生长时具有与金属晶体结构相同的规则外形；随后，由于排出的热量不均衡，使晶体向着排出热量最快的方向优先生长，于是便形成了树枝状晶体。

我们希望钢液在结晶过程中形成细晶粒组织，这就要求对形成核心的数量与晶核长大速度加以控制。增大过冷度，形成核心数量的增加很快，而晶核长大的速度增加较慢；由此可知，增大过冷度可形成细晶粒组织。可见，过冷度的大小是影响晶粒度的因素。此外通过人为加入异质晶核的办法，钢也可以得到细晶粒组织。