В жидком состоянии атомы вещества вследствие теплового движения
перемещаются беспорядочно. В то же время в жидкости имеются группи-
ровки атомов небольшого объема, в пределах которых расположение ато-
мов вещества во многом аналогично их расположению в решетке кристал-
ла. Эти группировки неустойчивы, они рассасываются и вновь появляются
в жидкости. При переохлаждении жидкости некоторые из них (наиболее
крупные) становятся устойчивыми и способными к росту. Эти устойчивые
группировки атомов называют центрами кристаллизации (зародышами).
Образование зародышей способствует флуктуации энергии, т. е. от-
клонение энергии группировок атомов в отдельных зонах жидкого металла
от некоторого среднего значения. Размер образовавшегося зародыша зави-
сит от величины зоны флуктуации.
Процесс образования кристаллов путем зарождения центров кристал-
лизации и их роста можно рассмотреть с помощью схем (рис. 2.3).
Рис. 2.3. Схема процесса кристаллизации
Рассмотрение подобных схем кристаллизации позволяет объяснить
два важных момента:
1) по мере развития процесса кристаллизации в нем участвует все
большее и большее число кристаллов, поэтому процесс вначале ускоряется
до тех пор, пока в какой-то момент взаимное столкновение растущих кри-
сталлов не начинает заметно препятствовать их росту, которое замедляет-
ся; тем более, что и жидкости, в которой образуются новые кристаллы,
становится все меньше;
2) в процессе кристаллизации кристалл, окруженный жидкостью,
имеет правильную форму, но по мере столкновения и срастания кристал-
лов их правильная форма нарушается и оказывается в зависимости от ус-
ловий соприкосновения растущих кристаллов. Кристаллы неправильной
формы называются кристаллитами или зернами.
Скорость процесса и окончательный размер кристаллов при затверде-
вании определяется соотношением между скоростью образования центров
кристаллизации и скоростью роста кристаллов (рис. 2.4).
Vз
Vр
Vз
Vр
∆Т
Рис. 2.4. Изменение скорости образования зародышей VЗ и скорости роста кристаллов
VР в зависимости от степени переохлаждения ∆Т