Изменения переохлаждения можно достичь изменением скорости охлаждения. По данным профессора Б. Б. Гуляева при сравнительно больших скоростях охлаждения малоуглеродистой стали в тигле диаметром 10 мм достигалось значительное переохлаждение. При увеличении диаметра тигля до 20 мм переохлаждение уменьшилось. При дальнейшем увеличении диаметра тигля до 70 мм и соответствующем уменьшении скорости охлаждения термопара, установленная в центре, не фиксировала переохлаждение. Диаметр тигля, в котором не отмечалось переохлаждения в центре, для алюминия был равен 100 мм, для сурьмы — 200 мм. Поэтому разные металлы имеют разную склонность к переохлаждению.
Для больших масс переохлаждение жидкого металла отмечается перед фронтом кристаллизации и составляет 0,1...0,01 °С. На основании описанных, а также других данных можно заключить, что с увеличением скорости охлаждения (затвердевания) переохлаждение увеличивается и, как результат, уменьшается размер зерна в отливке.
Уменьшение поверхностного натяжения, а следовательно, и уменьшение размера зерна может быть осуществлено введением в расплав поверхностно-активных добавок (модификаторов).
Уменьшение размеров зерна при увеличении переохлаждения связано с тем, что от переохлаждения зависят два параметра, известные из теории кристаллизации: введенная Г. Тамманом в начале XX в. скорость зарождения центров кристаллизации п (число центров, появляющихся в единичном объеме за единицу времени) и линейная скорость роста кристаллов. Оба эти параметра имеют одинаковый характер зависимости от переохлаждения.
Практически в обоих случаях реализуются только входящие ветви этих кривых. Единственное различие заключается в следующем. Величина определяет интервал переохлаждения, в котором скорость зарождения кристаллов практически равна нулю и который называется интервалом метастабильности расплава. Величина T также определяет переохлаждение, но в данном интервале не происходит рост кристалла за счет перехода атомов из расплава в кристалл. Поэтому при размещении на одном графике кривые будут смещены одна относительно другой, а их взаимное положение существенно влияет на окончательный размер зерна. Например, при малых скоростях затвердевания и соответственно малых А кристаллизация характеризуется малой скоростью зарождения центров кристаллизации, но линейная скорость роста при этом переохлаждении будет значительна, и в отливке образуется крупнозернистая структура. С увеличением переохлаждения скорость зарождения кристаллов будет увеличиваться, а скорость роста кристаллов может не реализоваться, если иметь в виду один и тот же объем расплава.
Резюмируя вышеприведенное, можно заключить, что скорость зарождения кристаллов, скорость роста кристаллов и критический размер зерна зависят от переохлаждения и, следовательно, от скорости затвердевания или толщины стенки отливок, которая является одним из важных факторов, определяющих скорость затвердевания. Кроме того, рассмотрение подробностей кристаллизации позволило расширить представление об известной зависимости (чем больше скорость охлаждения (затвердевания), тем мельче зерно отливки), установить наряду с тепловыми иные факторы управления размером зерна и объяснить многие экспериментальные сведения.