Katılaşma, sıvı bir malzemenin katı hale dönüşme sürecini ifade eder. Katılaşma süreci tipik olarak şu aşamaları içerir: çekirdeklenme, büyüme ve kabalaşma.

Çekirdeklenme: Çekirdeklenme, küçük atom kümelerinin oluşmaya başladığı katılaşmanın ilk aşamasıdır. Bu kümelere çekirdek denir ve katı faz ile aynı kristal yapıya sahiptirler. Çekirdeklenme, çekirdeklerin sıvı boyunca rastgele oluştuğu homojen olarak veya sıvının yüzeyleri veya arayüzlerinde çekirdeklerin oluştuğu heterojen olarak meydana gelebilir.

Büyüme: Büyüme sırasında, çekirdekler büyür ve sonunda sürekli bir katı faz oluşturmak için birleşir. Bu süreç genellikle çekirdeklenmeden daha yavaştır ve sistemin serbest enerjisindeki azalma tarafından yönlendirilir.

Kabalaşma: Kabalaşma, katılaşmanın son aşamasıdır. Katılaşma cephesi sıvı içinde hareket etmeye devam eder ve katı parçacıklar birleşerek ve sıvı içindeki madde için rekabet ederek büyürler. Bu süreç, daha büyük ve daha büyük katı parçacıkların oluşumuyla sonuçlanır.

Bir katı malzemenin nihai mikro yapısı, soğuma hızı, safsızlıkların varlığı ve dış alanların varlığı da dahil olmak üzere katılaşma sırasındaki koşullara bağlıdır. Hızlı soğutulan malzemeler daha küçük ve daha homojen tane yapılarına sahiptir. Yavaş soğutulan malzemeler daha büyük ve daha heterojen tane yapılarına sahiptir.

Lütfen katılaşmanın daha karmaşık bir süreç olabileceğini ve bunun sürecin basitleştirilmiş bir genel bakışı olduğunu unutmayın. Katılaşmanın termal gradyan, katılaşma hızı, safsızlıkların varlığı ve malzemenin nihai özelliklerini etkileyebilecek diğer mikroyapısal değişiklikler gibi birçok faktörden etkilenebileceğini bilmek de önemlidir.