Величина зрна има велики утицај на механичка својства материјала. Рафинирање зрна не само да може побољшати снагу и тврдоћу материјала, већ и побољшати пластичност и жилавост материјала. Рафинирање зрна је једина метода ојачања материјала која може побољшати и снагу и жилавост материјала.
Дакле, како можемо да рафинишемо житарице?
Из перспективе кристализације метала, свако зрно пролази кроз нуклеацију, а затим расте. Дакле, величина зрна зависи од брзине нуклеације и брзине раста. Што је већа брзина нуклеације, већи је број оригиналних кристалних језгара и зрна су финија.
Што је спорији раст зрна, то ће се више кристалних језгара формирати током процеса раста зрна, а коначна зрна ће бити мања.
Из овога се може видети да сваки фактор који може да подстакне нуклеацију и инхибира раст зрна може да оплемени зрна материјала.
Током процеса кристализације метала, зрна се могу рафинисати следећим методама:
1. Контролишите степен прехлађења. И брзина нуклеације и стопа раста су повезани са степеном прехлађења. Повећање степена суперхлађења ће повећати и брзину нуклеације и стопу раста, али се брзина нуклеације повећава брже. Стога, у нормалним околностима, што је већи степен прехлађења, то су зрна финија.
Слика 1
Модификација. Повећање степена суперхлађења може оплеменити зрна, али за велике компоненте и одливке, иако је површинско суперхлађење велико, немогуће је учинити да језгро постигне исту брзину хлађења као и површина, тако да језгро не може ефикасно да рафинише зрна повећањем степен прехлађења. Модификација може избећи овај недостатак.
Такозвани модификациони третман је додавање агенаса за нуклеацију, који се такође називају модификатори, у течни метал пре изливања. Ови агенси за нуклеацију промовишу велику количину неуједначене нуклеације течног метала, чиме се постижу сврха пречишћавања зрна. То је разлог зашто се легирајући елементи као што су Ти и В додају челику.
Вибрације и мешање. Када се метал спрема да се стврдне, вибрирањем и мешањем може да подстакне нуклеацију и разбије дендрите, чиме се постиже сврха рафинирања зрна. Механичке вибрације, ултразвучне вибрације, електромагнетно мешање, итд. могу постићи сврху пречишћавања зрна.
Поред тога, процеси топлог ваљања или ковања такође могу да рафинишу зрна контролисањем степена деформације и температуре топлог ваљања и ковања, односно контролисањем ваљања и контролом хлађења, као што је приказано на слици испод.
Слика 2
Зрна се могу рафинисати топлотном обрадом, као што је фазна трансформација и рекристализација. За челик, челик се загрева до аустенитизације. Зрна су најмања када је аустенитизација тек завршена. Зрна се могу рафинисати хлађењем након одговарајућег очувања топлоте. Зрна се такође могу рафинисати опоравком и рекристализацијом након хладне деформације.
