Металлические кристаллы, полученные из расплава, обычно дефектны. Они содержат дислокации, поры и трещины. Дефекты могут быть связаны с наличием примесей, с нарушениями укладки атомов и напряжениями. Примеси оказывают большое влияние на процесс кристаллизации, на число, форму и размеры кристаллов. Распределяются примеси неравномерно. Включения, играющие роль подложки, часто размещаются внутри кристалла. Инертные примеси могут захватываться растущим кристаллом или оттесняться к его поверхности. Поведение растворимых примесей сложнее и зависит от влияния их на температуру кристаллизации металла. Примеси, понижающие температуру кристаллизации и растворяющиеся в жидкой фазе больше, чем в твердой, накапливаются в участках, затвердевающих в последнюю очередь – на границах ячеек и зерен, в междуветвиях дендритов. Неравномерное распределение примесей удается наблюдать благодаря различной травимости химически неоднородного кристалла и образованию на поверхности рельефа. Неоднородное распределение примесей в пределах кристалла (дендрита) называют внутрикристаллической (дендритной) ликвацией.
С неравномерным распределением примесей может быть связано и образование при кристаллизации дислокаций. Если атомы растворимых в расплаве примесей образуют на поверхности кристалла плоскую группировку, то условия заполнения грани атомами металла изменяются: наползание ступеньки на группировку примесных атомов может отставать от заполнения грани, свободной от атомов примеси. Когда это наползание осуществится и грань кристалла заполнится атомами металла, на ней появится ступенька, аналогичная образующейся при выходе на поверхность двух винтовых дислокаций противоположного знака. В дальнейшем эта неисчезающая ступенька может привести к образованию спирали и развитию дислокационных линий. Работа источника спирали, основанная на движении ступеньки, концы которой закреплены винтовыми дислокациями, сходна с механизмом образования спирали из одной винтовой дислокации.
Краевые дислокации могут возникать и из-за локального изменения параметра решетки, обусловленного существованием обогащенного примесями слоя между ячейками. Если размеры атомов растворенной примеси и металла различны, вблизи границы ячейки возникнут упругие деформации и напряжения, величина которых может снизиться вследствие образования положительных и отрицательных краевых дислокаций. На рисунке 1 показана схема размещения дислокаций для случая, в котором атомы примеси крупнее металлических атомов. Скопление примесей и ряды дислокаций образуются на границах слоев, на стыках ветвей дендритов и в других участках.
