1. Причини зміни агрегатного стану матеріалу.

Перехід речовини з рідкого агрегатного стану в твердий при охолодженні відбувається за двома основними схемами: аморфитизація і кристалізація. Аморфитизація забезпечує лише формування ближнього порядку розташування атомів і такі речовини називаються аморфними. Кристалізація забезпечує як ближній порядок, так і дальній порядок розташування атомів і такі речовини називаються кристалічними. Причиною кристалізації або перекристалізації (зміни фазового стану) є природне намагання системи зайняти такий стан, при якому запас її вільної енергії є мінімальним. Процес перетворення рідини в пару називається випаровуванням. Рідина, залишена в блюдці, повністю випарується, тому що в будь-який час у ній є молекули, досить швидкі (з достатньою кінетичною енергією), щоб перебороти міжмолекулярні сили притягання на поверхні рідини і покинути її. Температура рідини, що випаровується, повинна знижуватися, тому що молекули, що її покидають, забирають кінетичну енергію. Швидкість випаровування зростає зі зростанням температури.

Випаровування супроводжується оберненим процесом — конденсацією пари. Якщо пара над поверхнею рідини насичена, то між процесами встановлюється динамічна рівновага, при якій кількість молекул, що покидає рідину в одницю часу дорівнює кількості молекул, що повертаються в неї. Якщо пара над рідиною ненасичена, то випаровування продовжуватиметься доти, доки пара не стане насиченою, або до повного висихання рідини. Як і у рідинах, у твердих тілах завжди присутня деяка кількість молекул, енергія яких достатня для подолання притягання до інших молекул, і які здатні відірватись від поверхні тіла і перейти в навколишній простір. Для твердих тіл цей процес називається сублімацією.

2. Причини формування впорядкованої кристалічної гратки при кристалізації металу.

Рідкий стан характеризується хаотичним, невпорядкованим розміщенням атомів, що знаходяться у безперервному русі. Перехід із рідкого стану в твердий пов"язаний з утворенням кристалічної гратки. При цьому атоми металів займають у просторі визначені місця. Таким чином, перехід металу із рідкого стану в твердий — кристалізація — пов"язаний з утворенням кристалів. І навпаки, плавлення, тобто перехід металу із твердого стану в рідкий, супроводжується руйнуванням кристалічної гратки.

Кристалізація металів відбувається за двома процесами:.

1) "зародження" в об"ємі рідкого металу кристалічних частинок — центрів кристалізації чи зародків;.

2) ріст кристалів із цих центрів.

На перебіг процесів кристалізації впливає охолодження рідкого металу, тобто гальмування кристалізації. Явище переохолодження певною мірою властиве всім металам. Ступінь переохолодження впливає на основні параметри процесу кристалізації —швидкість "зародження" центрів кристалізації і швидкість росту кристалів. У разі малих ступенів переохолодження, коли число "зародків" невелике, а швидкість росту досягає великих значень, після затвердіння метал стає великозернистим. Із збільшенням ступеня переохолодження (швидкості охолодження) кількість центрів кристалізації різко зростає, а це призводить до утворення дрібнокристалічної структури. Дрібнозернисту структуру металу на практиці часто створюють, вносячи в розплавлений метал спеціальні додатки — модифікатори. Такий метод регулювання структури металу називається модифікацією. Модифікація має велике практичне значення, оскільки величина зерна суттєво впливає на механічні властивості металу. У разі дрібнозернистої структури механічні показники кращі.

Алотропією, чи поліморфізмом, металів називається здатність металів у твердому стані мати різну кристалічну будову, а відповідно і властивості за різних температур. Алотропічні перетворення твердого тіла зводяться до перебудови одного виду кристалічної гратки в іншу. Різні кристалічні форми одного елемента називаються алотропічними модифікаціями.