Зерна состоят из металлического вещества, имеющего кристаллическое строение. Это значит, что атомы металла расположены в определенном порядке и образуют пространственную атомную решетку. Подавляющее большинство применяемых в машиностроении металлов имеет один из трех следующих типов атомной пространственной решетки: гра-нецентрированную кубическую — медь, Т-железо, а-кобальт, никель, алюминий, свинец и некоторые другие; объемноцентрированную кубическую — а — и р-железо, а-хром, молибден, вольфрам, ванадий и некоторые другие; гексагональную плотноупакован-ную — бериллий, магний, цинк, кадмий, титан, церий и другие металлы.

Межатомные расстояния в пространственной атомной решетке определяются равенством межатомных сил притяжения и отталкивания и в стабильной решетке соответствуют минимуму внутренней потенциальной энергии. Общая потенциальная энергия металла, характеризующая прочность кристаллической решетки, определяется силами взаимодействия ядер, а также кинетической энергией электронного облака каждого атома.

Атомная решетка кристаллита реального металла по — своему строению не идеальна и в различных участках может иметь искажения, возникающие по различным причинам (отсутствие атомов в некоторых узлах; наличие между узлами пространственной решетки основного металла атомов какого-либо химического элемента — примеси; напряжения термического характера, возникающие при неравномерном охлаждении расплава).

Такого рода искажения пространственной решетки кристаллита, называемые дислокациями, приводят к неоднородности (мозаичности) его строения. Неоднородны свойства металла внутри зерен и по их границам, так как взаимодействие атомов межкристаллического вещества, образующегося из нерастворимых примесей, носит иной характер, чем взаимодействие атомов внутри кристаллитов.