Gồm hai quá trình cơ bản nối tiếp nhau xảy ra là tạo mầm và phát triển mầm:
Hình 1.23. Biếnđổi nănglượng tựdo củahệ
1.7.2.1. Tạo mầm
Tạo mầm là quá trình sinh ra các phần tử rắn có cấu trúc tinh thể, với kích th ước đủ lớn,
chúng không bị tan đi như trước đó mà phát triển lên như là trung tâm c ủa tinh thể (hạt), hai
loại mầm: tự sinh và ngoại lai.
Mầm tự sinh
Các đám nguyên tử có kích thước đủ lớn r > rth (coi chúng là các hình cầu bán kính r) mà theo tính toán về nhiệt động học, rth (bán kính tới hạn của mầm) được tính theo công thức:
v th
G r
2 trong đó: - sức căng bề mặt giữa rắn và lỏng, Gv - chênh lệch năng lượng tự do (GL- Gr) tính cho một đơn vị thể tích.
Một khi mầm có r rth phát triển lên thành hạt. Khi độ quá nguội T càng lớn thìGVcũng càng lớn,
rthcàng nhỏ số lượng mầm càng lớn hạt nhỏ.
Mầm ký sinh
Là các hạt rắn nằm lơ lửng trong kim loại lỏng, thành
khuôn đúc mầm ngoại lai. Thực tế là trong nhiều trường hợp người ta còn cố ý tạo ra và đưa các phần tử
rắn vào để giúp kết tinh, sẽ được nói tới ở mục sau.
1.7.2.2. Phát triển mầm
Mầm phát triển là nhờ các đám nguyên tử bám lên bề mặt mầm đặc biệt là trên các bậc
lệch xoắn.
Khi được làm nguội tương đối nhanh, thoạt tiên sự phát triển mầm mang tính dị hướng tức
là phát triển rất nhanh theo một số ph ương tạo nên nhánh cây, trục bậc I (A) (hình 1.24), rồi từ
trục chính này tạo nên trục bậc II (B) vuông góc với trục bậc I, rồi từ trục bậc II phân nhánh
tiếp tạo nên trục bậc III (C)... cứ như vậy nhánh cây được hình thành.
Sau đó kim loại giữa các nhánh cây mới kết tinh tạo nên hạt (tinh thể) đặc kín, không thấy
trực tiếp được nhánh cây nữa. Nhánh cây chỉ đ ược phát hiện thỏi đúc lớn, phần kết tinh tr ước làm trơ ra nhánh cây mà không còn kim loại lỏng điền đầy. Cũng có thể tẩm thực hợp kim để
thấy được nhánh cây.