2.1 Кристалдардың өсу жылдамдығы
Кристалдардың өсу жылдамдығы (сызықты) деп – кристалдану орталықтарының арасында молекулалардың өсу жылдамдығы аталады. Туындау жылдамдығы сияқты кристалдың өсу жылдамдығы (жылдамдық) қатты салқындау дәрежесіне тәуелді болады. Қатты салқындау дәрежесі өскен сайын басында жылдамдығы өседі, одан кейін төмендейді. 3.5 және 3.6 – суреттерде қатты салқындау дәрежесінің орталықтар саны және кристалдану жылдамдығына әсерін көрсететін қисықтар келтірілген. 3.5 – суретте көрсетілген қисықтардан өте қатты салқындату болған кезде кристалдану орталықтары туындамайды және кристалданудың қандай да бір жылдамдығы болмайды. І күйге дейін қатты салқындату кезінде кристалдану жылдамдығы максималды болса да, қорытпа құрылымы майда түйірлі болады, себебі кристалдану орталықтарының туындау жылдамдықтары да бұл жағдайларда максималды болады. Кристалдану орталықтары өте жылдам пайда болатындықтан, кристалдар үлкен өлшемдерге дейін өсіп үлгермейді.
ІІ күйге дейін қатты салқындату кезінде кристалдану орталықтары баяу пайда болады, бірақ кристалдану жылдамдығы үлкен болып табылады. Осыған байланысты кристалдар өте үлкен өлшемдерге дейін өседі. ІІІ дәрежеге дейін қатты салқындату кезінде кристалдану орталықтары өте баяу пайда болатындықтан, кристалдар өсіп үлгермейді, себебі кристалдану жылдамдығы өте төмен.
2.2 Металдардың салқындау және қыздыру сызығы
Қисықтар қатты салқындауға өте икемді заттардың қатаюын сипаттайды (шыны тәрізді денелер). Мұндай денелердің қатаюы кристалдану орталықтарының түзілуіне дейін аяқталады. Кристалдану жылдамдығы қисығының және кристалдар орталықтарының туындау жылдамдықтарының қисығының қиылысатын нүктесінің маңайындағы температуралар кезіндегі ұзақ уақыт ұстау нәтижесінде шыны кристалдануды туындатуы мүмкін, ол шынының бұлдырлығына әкеледі.
Түзілетін кристалдар еркін өсу алмайды, сондықтан олар анықталған дұрыс сыртқы пішінге ие болмайды. Ішкі құрылымы дұрыс және сыртқы пішіні дұрыс емес кристалдар кристаллиттер деп аталады. Кристалдар неғұрлым ірі болса, әр түрлі бағыттар бойынша кесіліп алынған үлгілердің айырмашылығы соғұрлым жоғары болады.
Қатты салқындауға қабілетті заттардың қатты салқындату дәрежесіне байланысты кристалдардың туындау жылдамдығы және кристалдардың өсу жылдамдығы
Метал бір кристал түрінде қатаймайды, ол көптеген кристалдардан тұрады. Өте жиі жеке кристалдардың осьтері әр түрлі бағытта болатындықтан, металдың осы барлық бөлігіндегі қасиеті барлық бағыттары бойынша бірдей болады. Әрине, егер бұл металдың өте кішкентай аймақтарын қарастыратын болсақ, онда анизотропияны оңай байқауға болады. Осындай ұсақ әр түрлі бағытталған кристалдары бар көп кристалды денелер квазиизотропты (мнимоизотропты) деп аталады. Сұйық күйден қатты күйге өту, кейбір кезде металдарды одан әрі салқындату кезінде жылудың бөлінуімен бірге жүретін кейбір айналуларға және құрылым мен қасиеттердің өзгеруіне түседі. Қыздыру кезіндегі түрлену дәл осылай өтеді, бірақ бұл жағдайда олар жылудың жұтылуымен бірге жүреді.
Сондықтан металдарды (немесе қортыпаларды) қыздыру немесе салқындату кезінде физикалық қасиеттердің (қаттылықтың, электр өткізгіштіктің, кеңеюдің және т.с.с.) өзгерулерді бақылай отырып, қандай да бір түрленулер өтетін температураларды анықтауға болады. Бұл температураларды анықтау үшін өте жиі барлық түрленулер жылу әсермен қатар жүреді деген тұжырым негізіндегі термиялық әдісті қолданады. Жылулық әсерді оңай алмастыруға болады, себебі ол температураның өзгеру сипатында байқалады.
Металды салқындату немесе қыздыру жылдамдығының секірмелі өзгерісі өтетін температура оның критикалық нүктесі деп аталады. Жалпы жағдайларда металдардың (немесе қорытпалардың) критикалық нүктелері деп – физикалық немесе химиялық түрленулер өтетін температура аталады. Жоғарыда айтылғанды түсіндіру үшін таза металдың қатаюын бақылайық.
Сұйық металдың балқу нүктесіне дейінгі салқындауы онда сол уақытта кристалдану басталатынын білдірмейді. Барлық металдар қатты салқындай алады (атап айтсақ, кристалданудың басталу температурасы балқу температурасынан біршема төмен болады), бірақ кейбір металдарда бұл қатты салқындау байқалмайды, ал басқаларында ол біршама мөлшерде болады. Қатты салқындалған сұйық металл тұрақсыз және қатты салқындау жоғары болған сайын бұл тұрақсыздық жоғары болады.
3 – суретте қалайының салқындау қисығы келтірілген. Қалайы 232 °С кезінде қатаятындықтан, біз қисықтан температураның тұрақты төмендеуі біршама төмен температураларға дейін жалғасады, атап айтсақ, температура бастапқыда төмендейді, содан кейін салқындау кезінде секіріс байқалады және ол 232 °С дейін жоғарлайды. Бұл құбылыстар қатты салқындау деп аталады және техникада үлкен мәнге ие болады. Сұйық металдың кристалдануы кезіндегі жылудың бөлінуі нәтижесінде температура жоғарлайды.
Сұйық металды қағу арқылы қатты салқындау құбылысын болдырмауға болады. Қатайған металл одан әрі салқындаудың нәтижесінде бір қатты күйден екінші күйге өтеді. Мұндай түрленулер аллотропиялық немесе полиморфты деп аталады.
3 – сурет. Қорғасынның салқындау және қыздыру қисығы
Бұл жағдайда температураның төмендеуінде бірнеше рет тежелуі байқалады. Қатты күйінде қайта кристалдану сұйық күйдегі алғашқы кристалдануға қарағанда екінші кристалдану деген атқа ие болады.