Stalen dendrietgroei

De kristalgroeimodus, dat wil zeggen de manier waarop het stollingsfront voortschrijdt, hangt af van de grootte van de onderkoeling die wordt gevormd door het stollingsfront. Wanneer de samenstelling van onderkoeling vanaf het begin en van klein naar groot toeneemt, zal het stollingsfront evolueren van een gladde en ongeorganiseerde toestand naar een cellulaire, dendritische en endofytische groei. Onder de werkelijke stollingsomstandigheden van stalen blokken groeit het stollingsfront gedurende het grootste deel van de stollingsperiode in een dendritische of endogene toestand, waardoor uiteindelijk de kristalstructuur van dendritische kristallen wordt verkregen. Kristallen komen altijd in contact met de vloeibare fase op het oppervlak met de dichtstbijzijnde rangschikking van atomen, om oppervlakte-energie te minimaliseren. Gezicht gecentreerd kubisch rooster Voor Fe is het dicht op elkaar gepakte vlak het {111} vlak, dus het kristal dat begint te precipiteren heeft de vorm van een octaëder. Naarmate de kristallisatie vordert, vormt gefractioneerde kristallisatie een verrijkingslaag met opgeloste stof aan de voorzijde van de stolling, het kristal zal groeien vanaf de bovenkant van de octaëder, het deel met minder verrijking van de opgeloste stofconcentratie op het oppervlak, langs de richting [111], en vormt de primaire as (stam) van de dendriet. Vervolgens groeit en verdikt de primaire as bij voorkeur langs de rand van de octaëder - het onderste deel van de opgeloste stofconcentratie. Wanneer de onderkoeling van de samenstelling aan het oppervlak van de primaire as verder toeneemt, zal de secundaire dendriet secundaire as loodrecht op de primaire as worden gevormd bij het kristallografische defect van de primaire as. Vervolgens is het mogelijk om tertiaire dendrieten, quaternaire dendrieten, enz. te vormen, waarbij elke kristalstengel steeds dikker wordt en dendrieten van hogere orde produceert totdat ze elkaar ontmoeten. Ten slotte wordt de gehele dendriet tussen de takken opgevuld, waardoor een korrel ontstaat.
Volgens verschillende groeimethoden kunnen drie verschillende vormen van dendrieten worden verkregen:
(1) Zuilvormige kristallen. Alleen de primaire as in één richting produceert prominente dendritische kristallen. Deze hoofdas wordt de spil genoemd. Wanneer de samenstelling onderkoeld is, worden kolomvormige kristallen verkregen door dendritische groei en worden secundaire dendrieten niet ontwikkeld, vergelijkbaar met staafvormige kristallen. Naarmate de onderkoeling van de samenstelling toeneemt, ontwikkelen zich geleidelijk de dendrieten van hogere orde van kolomvormige kristallen.
(2) Gelijkassig kristal. Dendritische kristallen met relatief uniforme ontwikkeling in alle richtingen. Gelijkassige kristallen worden alleen gevormd tijdens endogenetische groei.
(3) Korrelige kristallen. Onontwikkelde dendritische kristallen, ook wel sferulieten genoemd. Granulaire producten zijn alleen te zien in het warmtecentrum van stalen staven en gietstukken wanneer de warmtedissipatie-intensiteit extreem laag is.