Erstarrung
Die meisten metallischen Werkstoffe werden schmelzmetallurgisch hergestellt. Die Erstarrung erfolgt in zwei Schritten:
• Keimbildung
• Kristallwachstum
Keime sind meistens Fremdkeime, Dispersionen von hochschmelzenden Oxiden, Carbiden, Nitriden oder Boriden.
Bei der Erstarrung können durch Schwindung Lunker entstehen, Gasblasen durch Löslichkeitsunterschiede.
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Auch bei der Kristallisation zweier verschiedenern Phasen (gekoppeltes Wachstum) entmischt sich die Schmelze. In diesem Fall wachsen die unterschiedlichen Kristalle gemeinsam (z.B. eutektische Erstarrung). Meistens haben sie ähnliche Orientierungen, eine hohe Regelmäßigkeit und sind sehr feinkörnig.
Während der Erstarrung müssen in sehr kurzer Zeit sehr viele Atome aus dem ungeordneten Zustand der Schmelze in einen geordneten Zustand übergehen. Wenn dies nicht möglich ist, entstehen Seigerungen.
Bei der Erstarrung bildet sich das typische Gussgefüge, das im allgemeinen aus drei Zonen im Querschnitt eines Blockes besteht. In der Randzone ist die Abkühlgeschwindigkeit an der kalten Kokillenwand am größten, dadurch entstehen viele Kristallisationskeime, so dass sich ein feines Korn bildet. In der mittleren Zone richten sich die Körner nach der größten Wärmeabfuhr aus, also in Richtung zur Kokillenwand. Dadurch entstehen hier lange Stengelkristalle, während sich im Zentrum ein mittleres Korn bildet. Die Stengelkristalle sind schädlich, denn zwischen ihnen sitzen die Verunreinigungen in dicken zusammenhängenden Schichten. Dadurch ist der Stahlblock relativ spröde. Durch z.B. Warmwalzen wird dieses Gussgefüge in gleichmässig feine Körner umgewandelt.
Seigerung
Mit Seigerung werden die verschiedenen Arten der Entmischung einer Schmelze bezeichnet.
Blockseigerung tritt beim Erstarren von Walz- und Schmiedeblöcken auf, ebenso bei dickwandigen Gussstücken. Die zuletzt erstarrte Zone des Blockes enthält die tiefschmelzenden Bestandteile der Schmelze. Das sind meist Verunreinigungen. wie Schwefel und Phosphor beim Stahl. In dieser Seigerungszone sind sie dann in größerem Prozentsatz enthalten als die Schmelzanalyse angibt.
Die Seigerungszone stellt damit Werkstoff von schlechter Qualität dar. Sie wird zum Teil abgetrennt, bleibt aber bei einer Verformung durch Walzen oder Schmieden im Kern des fertigen Profils erhalten.
Schwerkraftseigerungtritt bei Legierungen auf, in denen Kristalle und Schmelze starke Unterschiede in der Dichte haben. Beispiele dafür sind Grauguss mit hohem Kohlenstoffgehalt (Graphit schwimmt auf der Schmelze) und Bleilagermetall Pb-Sb-Sn (Antimonkristalle steigen in der bleireichen Schmelze empor).
Gasblasenseigerung: Gelöste Gase werden bei der Erstarrung ausgeschieden. Sie verursachen dann gasgefüllte Hohlräume, die bei der Abkühlung des Gases unter Unterdruck stehen. Dadurch kann zwischen den Kristallen hindurch Restschmelze angesaugt werden. Sie hat eine andere Zusammensetzung als der vorher erstarrte Rand der Gasblase.
Kristallseigerung: Während des Erstarrungsvorganges bei langsamer Abkühlung können Mischkristalle ihre Zusammensetzung stetig ändern. Es entstehen sogenannte Schichtkristalle, welche im Kern eine andere Zusammensetzung als in den Randzonen aufweisen (z.B. bei Cu-Ni-Legierungen, Erhitzen von Rohzinn knapp über den Schmelzpunkt auf einer schrägen Unterlage, wobei reines Sn abfließt und eine eisenreiche, deutlich schwererschmelzbare Zinnlegierung übrigbleibt.
Dieses verfahren ist ein Makroskopisches Ätzverfahren zum Nachweis von Schwefelseigerungen im Stahl. Ein mit Schwefelsäure getränktes Fotopapier wird auf die geschliffene Stahloberfläche gelegt und leicht angedrückt. Die Schwefelsäure reagiert mit den Stahl zu Wasserstoff, welcher mit den Sulfiden im Stahl zu Schwefelwasserstoff reagiert. Dieser reagiert mit der Fotoschicht zu dunklem Silbersulfid, wodurch die Verteilung der Sulfideinschlüsse abgebildet wird.
Erstarrung im Block
Block senkrecht zur Längsachse getrennt
feinkristalline Außenzone, Stengelkristalle, grobes, globulares Kristallgefüge im Kern
Während der Erstarrung müssen in sehr kurzer Zeit sehr viele Atome aus dem ungeordneten Zustand der Schmelze in einen geordneten Zustand übergehen. Wenn dies nicht möglich ist, entstehen Seigerungen.
Seigerungen = Chemische Inhomogenitäten im Kristall
einfachnurfet 
