Se um núcleo cristalino estável surgiu no interior de um líquido, o seu crescimento ocorrerá pela adição de unidades estruturais, átomos ou moléculas, ao núcleo. Para atravessar a interface de largura 
da Figura 15.o, o átomo necessita vencer uma barreira energética igual a 
e quando agregado à nova fase, apresentar uma energia livre menor que aquela que possuía no líquido. Esta diferença é a força motriz do processo e corresponde à diferença na energia livre de um átomo quando presente na nova fase e quando presente no líquido.
Quando o crescimento de uma nova fase ocorre pela simples transferência de átomos de um único componente, ignorando-se os fenômenos de superfície e de deformação, a seguinte equação foi proposta para a velocidade de crescimento (1)
(15.20)
em que U é a velocidade líquida de crescimento (saldo das velocidades de transferência de átomos matriz 
nova fase cristalina), 
é a largura média da interface, 
é a freqüência de vibrações atômicas, R é a constante universal dos gases (1) e T é temperatura absoluta (K), 
é a barreira energética, 
é o decréscimo na energia livre por mol devido à cristalização.
Para pequenos super-resfriamentos (
), a equação anterior se aproxima de
(15.21)
e para grandes super-resfriamentos (
), 
e a equação (15.20) pode ser reescrita como
(15.22)
Esta última equação evidencia o fato de que à medida que T diminui, a velocidade de crescimento aproxima-se de zero. Como ela também é nula na temperatura de fusão (
), a velocidade de crescimento deve ser máxima numa temperatura intermediária. Este fato tem sido verificado experimentalmente por vários pesquisadores em diferentes materiais. A Figura 15.p mostra a velocidade de nucleação I e a velocidade de crescimento U como funções da temperatura.
Em temperaturas próximas da temperatura de fusão poucos núcleos são formados, mas seu crescimento é rápido e a nova microestrutura conterá alguns poucos grãos grandes. Em temperaturas mais baixas, a velocidade de nucleação é relativamente grande, mas a velocidade de crescimento é muito pequena. Conseqüentemente, transformação em baixa temperatura produzirá grande número de pequenos grãos, comumente chamada de estrutura com grãos finos.
Figura 15.o – Esquema do arranjo dos átomos na interface cristal/líquido.
Figura 15.p – Representação esquemática da taxa de nucleação(I) e da velocidade de crescimento(U) em função da temperatura.