Поверхностные или плоские несовершенства малы только в одном измерении. Примером их могут служить поверхности раздела между отдельными зернами и блоками поликристаллического металла.
Каждое зерно состоит из фрагментов, размер которых в десятки раз меньше размера зерна. Фрагменты состоят в свою очередь из отдельных блоков, называемых блоками мозаичной структуры. Зерна металла разориентированы относительно друг друга на несколько десятков градусов, фрагменты 1 – на несколько градусов, а блоки повернуты по отношению друг к другу на угол от нескольких секунд до нескольких минут и имеют размеры на три-четыре порядка меньше размеров зерен. В пределах каждого блока решетки почти идеальны, не считая точечных несовершенств.
Изучение мозаичной структуры имеет важное значение, так как размер блоков влияет на свойства металла. На границах блоков вследствие разориентировки возникают напряжения и образуется система дислокаций.
Прочность реальных металлов и сплавов значительно меньше теоретических значений прочности, рассчитанных с учетом межатомных сил металлических связей. Например, для монокристаллов железа теоретическое значение сопротивления сдвигу составляет 230 кгс/мм 2, а фактическое экспериментально измеренное – около 4 кгс/мм 2.
Для алюминия фактическое сопротивление сдвигу в 500 раз меньше его теоретического значения. В бездислокационных нитевидных монокристаллах («усах») в настоящее время достигаются физические и механические свойства, приближающиеся в отдельных случаях к нижнему пределу теоретически рассчитанных значений. Металлы и металлические сплавы в большинстве случаев получают кристаллизацией из жидкого расплава. Однако кристаллизация может происходить и в твердом состоянии при переходе металла из одной аллотропической формы в другую. Причиной и движущей силой процесса кристаллизации является стремление вещества к наименьшему запасу свободной энергии, т. е. к наиболее устойчивому термодинамическому состоянию. Энергетическое состояние системы, имеющей огромное число частиц, охваченных тепловым движением, характеризуется величиной свободной энергии.