控制晶粒大小的方法

晶粒大小对力学性能的影响很大，一般在室温下金属的晶粒越细，其强度、硬度就越高，塑性、韧性也越好。纯铁的晶粒大小与力学性能的关系见表2-1。通过获得细晶粒来强化材料（也称为细晶强化），是改善材料力学性能的重要措施。

表2-1 纯铁的晶粒大小与力学性能的关系

由结晶过程得知，金属的晶粒大小与形核数目和长大速度有关。形核数目越多，晶核的长大速度越小，结晶后晶粒也就越细。实际生产中可通过以下方法来细化晶粒：(www.xing528.com)

（1）增加过冷度 一般来说，随着过冷度的增加，形核数目和长大速度都会增加，但形核数目的增加比长大速度增加得快，因此，通过增加过冷度，即加快冷却速度，可使晶粒细化。例如，在铸造生产中，金属型铸造比砂型铸造可获得更细晶粒的铸件，这是因为金属型具有更好的导热性，可使铸件的冷却速度加快；再如一般金属铸件的表面比心部具有更细的晶粒，小型铸件比大型铸件具有更细的晶粒等，都是这个道理。

（2）变质处理 在金属中加入少量变质剂（高熔点的固体微粒），以增加结晶核心的数目，从而细化晶粒，这种方法称为变质处理。变质处理在生产中应用广泛，特别是当体积大的金属很难获得大的过冷度时，采用变质处理可有效地细化晶粒。例如，铸铁结晶时加入硅铁和硅钙合金；铝合金结晶时加入氯化钠和氟化钠的复合盐等，都是常用的变质处理方法。

除上述两种方法外，结晶时采用附加振动的方法，即在金属结晶时施以机械振动、电磁振动、超声波振动等方法，可使金属在结晶初期形成的晶粒破碎，以增加晶核数目，也可起到细化晶粒的目的。