1.形核

液态金属的结晶是在一定过冷度的条件下，在液体中首先形成一些按一定晶格类型排列的微小而稳定的小晶体，然后以其为核心逐渐长大的。这些作为结晶核心的微小晶体称为晶核。在晶核长大的同时，液体中又不断产生新的晶核并且不断长大，直到它们互相接触，液体完全消失为止。简而言之，结晶过程是晶核的形成与长大的过程，如图2 -17 所示。

图2-17　结晶过程

在一定过冷条件下，仅依靠自身原子有规则排列而形成晶核，这种形核方式称为自发形核； 在液态金属中常存在着各种固态的杂质微粒，依附于这些固态微粒也可以形成晶核，这种形核方式称为非自发形核。通常自发形核和非自发形核是间时存在的，在实际金属的结晶过程中，非自发形核往往起主导作用。

2.晶核长大

在过冷条件下，晶核一旦形成就立即开始长大。在晶核长大的初期，其外形比较规则。随即晶核优先沿一定方向按树枝状生长方式长大。晶体的这种生长方式就像树枝一样，先长出干枝，再长出分枝，所得到的晶体称为树枝状晶体，简称枝晶。当成长的枝晶与相邻晶体的枝晶互相接触时，晶体就向着尚未凝固的部位生长，直到枝晶间的金属液晶粒全部凝固为止，最后形成了许多互相接触而外形不规则的晶体。这些外形不规则而内部原子排列规则的小晶体称为晶粒，晶粒与晶粒之间的分界面称为晶界。图2 -18 所示为在金相显微镜下观察到的纯铁的晶粒和晶界的图像。(www.daowen.com)

图2-18　纯铁的显微组织

1—晶粒； 2—晶界

结晶后只有一个晶粒的晶体称为单晶体，如图2 -19 （a） 所示，单晶体中的原子排列位向是完全一致的，其性能是各向异性的。结晶后由许多位向不同的晶粒组成的晶体称为多晶体，如图2 -19 （b） 所示。由于多晶体内各晶粒的晶体位向互不相同，它们表现的各向异性彼此抵消，故显示出各向同性，称为伪各向同性。

图2-19　单晶体和多晶体结构

（a） 单晶体； （b） 多晶体；
1—晶粒； 2—晶界