Тверді розчини, тверді фази змінного складу, в яких атоми разів особистих елементів змішані у відомих межах або необмежено в загальній кристалічній решітці . Розчинність в твердому стані властива всім кристалічним твердим тілам. Би більшості випадків ця розчинність обмежена вузькими межами, але відомі системи з безперервним рядом Т. р. (наприклад, Cu — Au, Ti — Zr, Ge — Si, Gaas — GAP). По суті всі кристалічні речовини, відомі як «чисті» або «особливо чисті», є Т. р. з дуже малим вмістом домішок, оскільки абсолютна чистота практично недосяжна. У природі широко поширені Т. р. мінералів (див. Ізоморфізм ) . Наявність широкої області Т. р. на основі з'єднань або головним чином металів має величезне значення в техніці, оскільки що утворюються при цьому сплави відрізняються вищими механічними, фізичними і ін. властивостями, чим вихідні компоненти. При розпаді Т. р. сплави при знаходять нові, часто особливі властивості (див. Термічна обробка, Гарт, Відпустка ).
Домішкові атоми або атоми легуючих елементів можуть утворювати з матрицею основного кристала або Т. р. заміщення, або Т. р. впровадження; це залежить в основному від двох чинників: розмірного і електрохімічного. Відомі два напівемпіричних правила Юм-Розері, згідно яким Т. р. заміщення утворюються лише тими атомами, які, по-перше, мають близькі по розмірах радіуси (що відрізняються не більше ніж на 15%, а в разі Т. р. на основі Fe — не більше ніж на 8%) і, по-друге, електрохімічний подібні (знаходяться не дуже далеко один від одного в ряду напрузі ) . Т. р. впровадження утворюються в тих випадках, коли розміри атомів компонентів істотно відрізняються один від одного і можливе впровадження атомів одного сорту в порожнечі (міжвузля) кристалічної решітки, утвореної атомами іншого сорту. Освіта подібних Т. р. типово для розчинення в металах таких неметалів, як бор, кисень, азот і вуглець (див., наприклад, Аустеніт, Мартенсіт ) . Т. р. як заміщення, так і впровадження можуть бути або неврегульованими — з статистичним розподілом атомів в гратах, або частково або повністю впорядкованими — з певним розташуванням атомів різного сорту відносно один одного. Повністю впорядковані Т. р. прийнято називати надструктурними. В деяких випадках в Т. р. атоми одного сорту можуть прагнути до об'єднання, утворюючи скупчення, які, у свою чергу, можуть певним чином орієнтуватися або впорядковано розподілятися. Експериментальні дані про впорядкування Т. р. отримують в основному при вивченні дифузного розсіяння рентгенівських променів (див. Рентгенівський структурний аналіз ) . Т. р., що знаходяться в термодинамічній рівновазі, в макроскопічному масштабі можна вважати істинно гомогенними; проте при цьому вони не обов'язково гомогенні при розгляді в атомному масштабі. Поряд з двома основними типами Т. р. — заміщення і впровадження — може бути виділений і третій тип — Т. р. віднімання, утворені вакантними вузлами кристалічної решітки (див. Вакансія і Дефекти в кристалах ) . Існують і неметалічні системи, які відносять до Т. р., володіють вельми коштовними властивостями і широко використовувані в сучасній техніці, наприклад напівпровідники і ферити.
