El proceso de solidificación ocurre cuando el potencial químico de la fase líquida es el mismo que el potencial de la fase sólida, cuando se enfría. Termodinámicamente, se vuelve espontáneo para la materia, los átomos metálicos, para solidificar y cristalizar.
Esos átomos pasan al estado de agregación sólida en un proceso que crea estructuras esféricas, llamadas embriones. Cuando eso sucede, los átomos en la superficie están sujetos a las interacciones tanto con los átomos dentro de esta estructura como con los líquidos. Cuando el embrión creado se vuelve lo suficientemente grande, el crecimiento del grano se vuelve espontáneo y crece y se solidifica. Cuando eso no sucede, ese embrión se licua. A medida que estos procesos ocurren en un corto período de tiempo, algunos embriones se nuclean y crecen.
La espontaneidad de ese cambio de fase está relacionada con el sobreenfriamiento, lo que significa que los metales en temperaturas mucho más frías que su “temperatura de fusión” se solidificarán, por lo que se cristalizarán si se les da el tiempo suficiente a temperaturas suficientemente altas, más rápido.
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