Выделяющееся при затвердевании тепло отводится жидкой и кристаллической фазами, и при большой скорости теплоотвода велика скорость роста кристаллов. Во всех случаях расплав у фронта кристаллизации поддерживается в переохлажденном состоянии и это переохлаждение ΔТ определяет скорость роста кристаллов.
Допустим, что грань площадью s растет по нормали в направлении х со скоростью Up. За время dt грань продвинется в направлении жидкости на расстояние
dx = Up*dt.
Вес кристалла увеличится на
dF = p*dV = ps*dx,
где р — плотность кристалла.
Обозначив через λ — удельную теплоту кристаллизации, определим выделяющееся тепло:
dQ = λ dF = λ ps dx.
Cкорость роста кристаллов больше у тех металлов, которые имеют большую теплопроводность и малую теплоту кристаллизации.
При затвердевании сильно переохлажденного расплава поверхность кристалла искажается, на ней создаются выступы. Они попадают в более благоприятные условия для роста, так как здесь теплота кристаллизации рассеивается лучше: на единицу выпуклой поверхности приходится больший объем жидкости. Поверхность кристалла становится тем волнистее, чем сильнее переохлаждена жидкость.
На рост кристаллов оказывают влияние примеси. Растворенные в расплаве поверхностно активные примеси могут избирательно адсорбироваться на гранях кристалла. В результате, например, адсорбции атомов примеси на выступах ступени заполнение слоев атомами металла затормозится (≪отравление≫ ступени), из-за чего рост всей грани замедлится. На других, медленно растущих гранях, имеющих низкую поверхностную энергию, примеси могут способствовать образованию винтовых дислокаций, благодаря чему рост ускоряется.
Примеси могут изменять и огранку кристаллов. В технике широко используют это модифицирующее форму кристаллов влияние примесей.
