Все металлы представляют собой кристаллические тела. Их атомы располагаются в определенном порядке, образуя атомнокристаллическую пространственную решетку. Тип кристаллической решетки металла можно определить с помощью рентгеновских лучей.
У большинства металлов кристаллические решетки очень просты. Например, кристаллическая решетка вольфрама, молибдена, ванадия, хрома имеет форму объемноцентрированного куба. Медь, алюминий и никель имеют кристаллическую решетку в виде куба. Кристаллическая решетка железа может иметь форму как объемноцентрированного, так и гранецентрированного куба. Кристаллическая решетка является устойчивой благодаря определенному соотношению сил притяжения и отталкивания между атомами. Чтобы разрушить кристаллическую решетку, необходимо затратить определенную работу для преодоления этих сил. Такая работа может быть выполнена, например, нагревом.
Перестройка кристаллической решетки вызывает изменение свойств металла и сопровождается выделением или поглощением тепла. Большие группы атомов с определенным взаиморасположением в кристаллической решетке образуют кристаллы.
Форма кристаллов определяется процессом перехода металла из одного состояния в другое, в частности из жидкого в твердое. Образование всех кристаллов идет одновременно. В определенный момент грани соседних кристаллов соприкасаются. Рост кристаллов в местах соприкосновения прекращается, а по другим направлениям они продолжают расти. Поэтому кристаллы чаще всего имеют неправильную внешнюю форму, в этом случае их называют зернами.
Процесс кристаллизации чистых металлов хорошо изучен и достигнута возможность управлять им для получения кристаллов различных форм и размеров. Однако чистые металлы применяют редко. Они не обладают необходимыми физическими и механическими свойствами, а процесс их изготовления сложен и трудоемок. В технике чаще имеют дело со сплавами.