先說說是形成間隙雜質還是置換雜質。
一般來說，雜質的原子半徑是影響其固溶形態最重要的影響因素。小半徑原子傾向於形成間隙型雜質。而大半徑原子帶來的晶格變形太大，難以形成間隙雜質，反而會透過擠走一個晶體原子的方式來降低變形，形成置換雜質。
宏觀現實世界中不存在絕對純淨的材料，總是會多多少少的含有一些雜質。這些雜質可能是生產過程中不小心混入的（例如空氣之中的氮和氧），也可能是人工摻入以提高材料效能的（例如鐵摻碳變成鋼）。
在金屬這樣的晶體材料中，單個雜質原子一般有兩種存在形式：間隙型和置換型。
把原子看成一個個球，規則的堆積起來就變成了晶體。顯然這種堆積不能完全填滿空間，會存在許許多多的間隙。佔據這些間隙位置的雜質，就屬於間隙型雜質原子。
除了佔據間隙以外，雜質原子還有另一個選擇，那就是擠走一個原來的晶體原子，然後佔據它空出來的位置。這種雜質原子被稱為置換型雜質原子。
那麼，如何定量的判斷某種雜質摻入晶體中之後，是傾向於形成間隙型雜質，還是置換型雜質呢？這裡就要判斷哪種雜質的能量低了。
把間隙雜質變成置換雜質，主要會帶來兩部分能量變化：
1）間隙位置帶來的晶格變形，一定大於其處於置換位置帶來的變形。因此，雜質佔據置換位置，能降低晶格變形能。
2）形成置換型雜質需要擠走一個晶體原子，帶來額外的能量提升
假如間隙雜質半徑很大，引發的晶格變形能也很大。雜質原子就傾向於佔據置換位置，來釋放掉這部分晶格變形能。
假如間隙雜質半徑較小，晶格變形能的降低不足以抵消擠走一個晶體原子帶來的能量提升，那麼雜質原子就傾向於佔據間隙位置。
舉個例子，在鋼材中，各種小半徑元素（氫、碳、氮、氧等），一般都佔據間隙位置。而大半徑的元素（鉻、鈷、鎳等），則佔據置換位置。
再談談雜質能否進入晶體這個問題。
雜質能否進入晶體，取決於三個因素：1）雜質在晶體中的溶解能；2）雜質在晶體中的擴散速度；3）外界施加給雜質的溶解驅動力。
1）雜質在晶體中的溶解能：顧名思義，指雜質從外界進入晶體這個溶解過程的能量變化。若雜質溶解提高能量，則難以溶解，若降低能量，則會自發溶解。這個能量取決於雜質和晶體的化學性質，沒有簡單的判斷標準。
2）雜質在晶體中的擴散速度：即使雜質溶解在熱力學上是可行的，但如果雜質在晶體內的擴散速度很慢，溶解過程則需要要花上很長很長的時間。所以雜質需要有足夠的擴散速度才能進入晶體。
一般而言，間隙雜質的擴散比較快，所以鋼鐵很容易被氧原子滲透，從而生鏽。置換型雜質擴散很慢，例如鉻在鐵中形成置換雜質的溶解能很低，但你把鉻和鐵壓在一起，過上十年也沒有多少鉻能溶解到鐵中。
3）外界施加給雜質的溶解驅動力：氫不容易溶解在鐵中，但如果給氫氣加足夠的高壓，氫壓得受不了，就會往鐵中跑了。這類驅動力可以是氣壓、濃度等，也可以是電壓（電化學腐蝕）。
先說說是形成間隙雜質還是置換雜質。
一般來說，雜質的原子半徑是影響其固溶形態最重要的影響因素。小半徑原子傾向於形成間隙型雜質。而大半徑原子帶來的晶格變形太大，難以形成間隙雜質，反而會透過擠走一個晶體原子的方式來降低變形，形成置換雜質。
宏觀現實世界中不存在絕對純淨的材料，總是會多多少少的含有一些雜質。這些雜質可能是生產過程中不小心混入的（例如空氣之中的氮和氧），也可能是人工摻入以提高材料效能的（例如鐵摻碳變成鋼）。
在金屬這樣的晶體材料中，單個雜質原子一般有兩種存在形式：間隙型和置換型。
把原子看成一個個球，規則的堆積起來就變成了晶體。顯然這種堆積不能完全填滿空間，會存在許許多多的間隙。佔據這些間隙位置的雜質，就屬於間隙型雜質原子。
除了佔據間隙以外，雜質原子還有另一個選擇，那就是擠走一個原來的晶體原子，然後佔據它空出來的位置。這種雜質原子被稱為置換型雜質原子。
那麼，如何定量的判斷某種雜質摻入晶體中之後，是傾向於形成間隙型雜質，還是置換型雜質呢？這裡就要判斷哪種雜質的能量低了。
把間隙雜質變成置換雜質，主要會帶來兩部分能量變化：
1）間隙位置帶來的晶格變形，一定大於其處於置換位置帶來的變形。因此，雜質佔據置換位置，能降低晶格變形能。
2）形成置換型雜質需要擠走一個晶體原子，帶來額外的能量提升
假如間隙雜質半徑很大，引發的晶格變形能也很大。雜質原子就傾向於佔據置換位置，來釋放掉這部分晶格變形能。
假如間隙雜質半徑較小，晶格變形能的降低不足以抵消擠走一個晶體原子帶來的能量提升，那麼雜質原子就傾向於佔據間隙位置。
舉個例子，在鋼材中，各種小半徑元素（氫、碳、氮、氧等），一般都佔據間隙位置。而大半徑的元素（鉻、鈷、鎳等），則佔據置換位置。
再談談雜質能否進入晶體這個問題。
雜質能否進入晶體，取決於三個因素：1）雜質在晶體中的溶解能；2）雜質在晶體中的擴散速度；3）外界施加給雜質的溶解驅動力。
1）雜質在晶體中的溶解能：顧名思義，指雜質從外界進入晶體這個溶解過程的能量變化。若雜質溶解提高能量，則難以溶解，若降低能量，則會自發溶解。這個能量取決於雜質和晶體的化學性質，沒有簡單的判斷標準。
2）雜質在晶體中的擴散速度：即使雜質溶解在熱力學上是可行的，但如果雜質在晶體內的擴散速度很慢，溶解過程則需要要花上很長很長的時間。所以雜質需要有足夠的擴散速度才能進入晶體。
一般而言，間隙雜質的擴散比較快，所以鋼鐵很容易被氧原子滲透，從而生鏽。置換型雜質擴散很慢，例如鉻在鐵中形成置換雜質的溶解能很低，但你把鉻和鐵壓在一起，過上十年也沒有多少鉻能溶解到鐵中。
3）外界施加給雜質的溶解驅動力：氫不容易溶解在鐵中，但如果給氫氣加足夠的高壓，氫壓得受不了，就會往鐵中跑了。這類驅動力可以是氣壓、濃度等，也可以是電壓（電化學腐蝕）。