为了便于研究和学习晶体结构,首先把实际晶体简化为理想晶体,并采用刚球模型；再把理想晶体抽象为空间点阵,由此可将晶体分为七个晶系和十四种布拉菲点阵.
大多数金属具有面心立方、体心立方或密排六方结构,其中面心立方和密排六方结构的致密度和配位数最高(为0.74与12).这三种晶体的晶胞中分别含有4、2、6个原子.利用刚球模型可以算出间隙半径并求得点阵常数与原子半径间的关系.
为了研究金属中的一些重要过程,金属晶体中的晶面和晶向用密勒指数加以标注.
与理想晶体不同,实际晶体中存在各种晶体缺陷.根据几何特征,可将它们分为点缺陷、线缺陷及面缺陷.空位、间隙原子属于点缺陷.点缺陷在热力学上是稳定的,它的平衡浓度随温度的上升而急剧增大.
线缺陷也就是晶体中的位错.根据柏氏矢量与位错线段的夹角,可将位错分为刃型、螺型及混合型.刃型位错线段与其柏氏矢量垂直,螺型位错线段与其柏氏矢量平行,介乎上述二者之间的是混合位错.从位错模型的建立看来,可以认为,位错是晶体已滑移区和未滑移区在滑移面上的界线.它可以任意弯曲,可以在晶体内形成闭合回路,但不能在晶体内部中断.一条位错线无论如何弯曲,各线段柏氏矢量均保持相同.
晶界、亚晶界、孪晶界、相界、晶体的表面、层错等都属于面缺陷.根据相邻晶粒的位向差,它们的晶界可分为大角晶界和小角晶界.界面结构可将界面分为共格、半共格、非共格三类.对称孪晶界是共格晶界.界面能与界面结构有关.小角晶界、孪晶界、共格相界界面能及层错能均较低.为了减小界面能,界面倾向于平直化.
原子间距较大.