Các thỏi (thép) đúc thường có dạng tròn hay vuông, chúng được đúc trong khuôn kim loại, đôi khi khuôn còn được làm nguội bằng nước. Đối với một thỏi thép đúc điển hình (hình 1.27), từ ngoài vào trong có ba vùng tinh thể lần lượt như sau.
Vỏ ngoài cùng là lớp hạt nhỏ đẳng trục 1. Thoạt tiên kim loại lỏng tiếp xúc với thành khuôn nguội nên được kết tinh với ∆T lớn, cộng thêm tác dụng tạo mầm của bề mặt khuôn nên hạt tạo thành khá nhỏ mịn. Do thành khuôn có độ nhấp nhô (nhờ chất sơn khuôn) nên các mầm phát triển theo các phương ngẫu nhiên, do đó trục hạt phát triển đều theo mọi phí a.
Vùng tiếp theo là lớp hạt tương đối lớn hình trụ 2 kéo dài vuông góc với thành khuôn. Sau khi vỏ ngoài đ∙ kết tinh xong thành khuôn mới bắt đầu nóng lên, nên kim loại lỏng kết tinh với ∆To ngày càng nhỏ, hạt tạo thành có khuynh hướng ngày càng lớn hơn. Hạt phát triển mạnh theo chiều ngược với chiều tản nhiệt, do vậy có phương vuông góc với thành khuôn là phương thoát nhiệt. Kết quả là nhận được vùng hạt tương đối lớn kéo dài (hình trụ) theo phương vuông góc với thành khuôn.
Hình 1.27.Ba vùng tinh thể của thỏi đúc
Vùng ở giữa là vùng các hạt lớn đẳng trục 3. Cuối cùng khi kim loại lỏng ở giữa kết tinh thì thành khuôn đ∙ nóng lên nhiều, điều này dẫn đến hai hiệu ứng:
- kim loại lỏng kết tinh với ∆To nhỏ hơn nên hạt trở nên lớn, - phương tản nhiệt qua thành khuôn không rõ ràng nên hạt lại phát triển đều
theo mọi phương (đẳng trục).
Trong ba vùng trên, vùng ngoài cùng luôn luôn là lớp vỏ mỏng, còn hai vùng sau có mối tương quan với nhau phụ thuộc vào điều kiện làm nguội khuôn.
+ Khi khuôn được làm nguội m∙nh liệt thì vùng 2 sẽ lấn át vùng 3, thậm chí có khi làm mất hẳn vùng 3, khi đó thỏi như là chỉ có vùng tinh thể hình trụ vuông góc với thành khuôn như bó đũa (tổ chức này được gọi là xuyên tinh). Tổ chức như vậy tuy có mật độ cao song khó biến dạng dẻo, không phù hợp với thỏi cán.
+ Khi khuôn được làm nguội chậm thì vùng 3 lại lấn át vùng 2, thỏi trở nên dễ cán hơn.