液態金屬凝固時，首先要形成晶核，然后晶體在晶核上生長。形核有兩種自發形核即均勻形核和異質形核即非自發形核
(1)均勻形核新相在母液整個體積內均勻地形成晶核，其形核所需的能量用形核功來表示。形核功在數值上等于形成臨界晶核時，所需的固一液相界面能的三分之一。這部分能量通過過冷來提供。由于液體金屬中存在能量起伏，具有較高能量的原子集團，優先形核。
(2)異質形核在液態金屬中，加入一些能形成晶核的物質，使晶體能在這些外來的晶核的表面上生長。例如，在液態片墨鑄鐵中加硅鐵，或在鋁硅合金液體中加氟化鈉等，都能提供外來晶核，這樣就可以減少形核所需的能量。