По вопросу об образовании в жидкости зародышей твердых кристаллов существуют две точки зрения. Согласно первой, кристаллы в жидкости возникают только на твердых частичках, введенных в жидкость или всегда находящихся в ней во взвешенном состоянии. Согласно второй точке зрения, кристаллиты могут расти на твердых частичках, но могут образовываться в жидкости и спонтанно в результате процессов флуктуации.
Эксперименты по кристаллизации, проведенные с большой тщательностью, дают основание предполагать возможность спонтанной кристаллизации. Согласно общей теории кристаллизации процесс затвердевания двумя факторами: скоростью возникновения центров кристаллизации в единице объема жидкости и скороста зародышей кристаллизации.
В интервале температур ниже температурь плавления термодинамическая вероятность существования твердой фазы больше, чем жидкой, и, наоборот, в интервале температур выше температуры плавления термодинамическая вероятность существования жидкой фазы больше, чем твердой. Критический размер зародыша равен бесконечности при температуре ликвидуса и уменьшается с понижением температуры жидкой фазы.
Поэтому при переохлаждении жидкости условия образования устойчивого роста зародышей кристаллизации облегчаются. Известно, что при кристаллизации в условиях переохлаждения металл более мелкозернист, чем при кристаллизации без переохлаждения.
Наиболее склонны к переохлаждению и имеют наибольшую температуру переохлаждения чистые металлы. Переохлаждение зависит от многих причин и является статистическим процессом.
Чистые металлы могут быть сильно переохлаждены железо на 300°, алюминий на 100°. Легирование их во многих случаях приводит к меньшей склонности к переохлаждению, однако известно, что сплавы А1-Мп переохлаждаются на 300°, т. е. больше, чем алюминий.