โลหะที่หลอมเหลวอาจไม่ผสมกับธาตุอื่นเสมอไป ตัวอย่างเช่น เหล็กบริสุทธิ์แทบจะไม่ละลายกับทองแดงเลย แม้ว่าส่วนประกอบต่างๆ จะละลายน้ำได้ แต่ละองค์ประกอบมักจะมีจุดอิ่มตัวซึ่งเกินกว่านั้นจะไม่สามารถเพิ่มองค์ประกอบได้อีก ตัวอย่างเช่น เหล็กสามารถกักเก็บคาร์บอนได้สูงสุด 6.67% แม้ว่าองค์ประกอบของโลหะผสมมักจะละลายได้ใน สถานะ ของเหลวแต่อาจไม่ละลายในสถานะของแข็ง เสมอไป หากโลหะยังคงละลายได้เมื่อเป็นของแข็ง โลหะผสมจะก่อตัวเป็นสารละลายของแข็งกลายเป็นโครงสร้างที่เป็นเนื้อเดียวกันซึ่งประกอบด้วยผลึกที่เหมือนกัน เรียกว่าเฟส. หากของผสมเย็นตัวลง องค์ประกอบที่ไม่ละลายน้ำ พวกมันอาจแยกตัวออกเพื่อสร้างผลึกที่แตกต่างกันสองชนิดหรือมากกว่านั้น ทำให้เกิดโครงสร้างจุลภาคที่ต่างกันในเฟสต่างๆ กัน บางส่วนมีองค์ประกอบมากกว่าหนึ่งองค์ประกอบ อย่างไรก็ตาม ใน โลหะผสม ชนิดอื่น ธาตุที่ไม่ละลายน้ำอาจไม่แยกตัวจนกว่าจะเกิดการตกผลึก หากเย็นลงอย่างรวดเร็ว ขั้นแรกจะตกผลึกเป็นเฟสที่เป็นเนื้อเดียวกัน แต่จะอิ่มตัวเกินด้วยองค์ประกอบทุติยภูมิ เมื่อเวลาผ่านไป อะตอมของโลหะผสมที่อิ่มตัวยิ่งยวดเหล่านี้สามารถแยกออกจากโครงตาข่ายคริสตัล ทำให้เสถียรมากขึ้น และสร้างเฟสที่สองที่ทำหน้าที่เสริมความแข็งแกร่งให้กับคริสตัลภายใน