Al enfriar una masa fundida por debajo de la línea de líquidus, se inicia, en los materiales monofásicos, la nucleación y crecimiento de la fase sólida. En la pieza moldeada suele apreciarse siempre la estructura de colada. En los productos monofásicos obtenidos por cristalización primaria, los granos se presentan en diversas formas que dependen de su número, de la naturaleza de la fase y de la velocidad de solidificación.
El carácter dominante en la solidificación es la anisotropía, por lo que se refiere al crecimiento de los cristales. Estos crecen, con preferencia, según ciertas direcciones que son características del sistema cristalográfico de la fase, y no de sus componentes. Un núcleo o embrión cristalino crecerá con más rapidez según la dirección cristalográfica preferente, cuya orientación sea la más aproximada a la del flujo de calor; como consecuencia, la estructura resultante de una cristalización primaria así desarrollada es de granos alargados, y este alargamiento se exagera aún más al acentuarse el gradiente térmico.
La geometría de una cristalización primaria está gobernada tanto por las condiciones térmicas como por las características cristalográficas del sólido. Si el enfriamiento es lento, el frente sólido se desplaza como una superficie plana y los cristales apenas presentan orientación preferente. Si el enfriamiento es rápido, se puede producir un subenfriamiento del fundido (por el calor latente cedido al sólido) y cualquier protuberancia del sólido pierde su planaridad.
Cuando el núcleo, o embrión cristalino, crece libremente suspendido en la masa fundida bajo la acción de corrientes de convección, sus movimientos naturales permitiran que otras direcciones cristalográficas de crecimiento preferente se alineen con la de flujo de calor y, como consecuencia,, el cristalito desarrolará los brazos que dan al conjunto la típica estructura dendrítica. En los cristales formados sobre la pared del molde, esta ramificación lateral será más reducida.
La estructura dendrítica es, por tanto, la mejor evidencia de que el material fue moldeado, y no ha sufrido posteriormente tratamiento, ni mecánico ni térmico. Un tratamiento adecuado de forja o laminado hará desaparecer el esqueleto dendrítico, que aparecia revelado por un ataque desigual debido a la falta de homogeneidad ( segregación ) en la solución sólida.
Al solidificar una aleación, la falta de homogeneidad en la fase líquida próxima a la fase sólida redondea los contornos naturalmente agudos de las zonas subenfriadas y las formas dendríticas resultan más suaves, menos evidentes. En general, las formas dendríticas de metales puros y de los compuestos intermetálicos en los que tienen limitada solubilidad los componentes ( campo de la fase intermedia estrecho ), son agudas y sus brazos forman ángulos bien definidos.
Aunque todas las soluciones sólidas terminales presentan formas dendríticas, muchos compuestos intermetálicos y otras fases que cristalizan en pequeñas cantidades no exhiben esa tendencia y adoptan, por el contrario, formas lineales, laminares o romboédricas. Pero, cuando llegan a ser una masa importante en la estructura de colada, también se presentan con morfología dendrítica.