Kornstørrelse har stor innflytelse på de mekaniske egenskapene til materialer. Raffinering av korn kan ikke bare forbedre styrken og hardheten til materialer, men også forbedre plastisiteten og seigheten til materialene. Kornforfining er den eneste materialforsterkningsmetoden som kan forbedre både styrken og seigheten til materialer.
Så hvordan kan vi foredle kornene?
Fra metallkrystalliseringsperspektivet gjennomgår hvert korn kjernedannelse og vokser deretter. Derfor avhenger størrelsen på kornet av kjernedannelseshastigheten og veksthastigheten. Jo større kjernedannelseshastighet, desto større antall originale krystallkjerner og jo finere korn.
Jo langsommere kornveksthastigheten er, desto flere krystallkjerner vil det dannes under kornvekstprosessen, og de endelige kornene vil bli mindre.
Det kan ses av dette at enhver faktor som kan fremme kjernedannelse og hemme kornvekst kan foredle kornene i materialet.
Under metallkrystalliseringsprosessen kan kornene raffineres ved følgende metoder:
1. Kontroller graden av underkjøling. Både kjernedannelseshastigheten og veksthastigheten er relatert til graden av underkjøling. Å øke graden av underkjøling vil øke både kjernedannelseshastigheten og veksthastigheten, men kjernedannelseshastigheten øker raskere. Derfor, under normale omstendigheter, jo høyere grad av underkjøling, jo finere korn.
Figur 1
Modifikasjon. Å øke graden av underkjøling kan foredle kornene, men for store komponenter og støpegods, selv om overflateunderkjølingen er stor, er det umulig å få kjernen til å oppnå samme kjølehastighet som overflaten, så kjernen kan ikke effektivt raffinere kornene ved å øke graden av superkjøling. Modifikasjon kan unngå denne mangelen.
Den såkalte modifikasjonsbehandlingen er å tilsette kjernedannende midler, også kalt modifiseringsmidler, til det flytende metallet før helling. Disse kjernedannende midlene fremmer en stor mengde ujevn kjernedannelse av det flytende metallet, og oppnår derved formålet med kornforfining. Dette er grunnen til at legeringselementer som Ti og V tilsettes stål.
Vibrasjon og omrøring. Når metallet er i ferd med å stivne, vibrerer og rører det kan fremme kjernedannelse og bryte opp dendrittene, og dermed oppnå formålet med kornforfining. Mekanisk vibrasjon, ultralydvibrasjon, elektromagnetisk omrøring, etc. kan alle oppnå formålet med kornforfining.
I tillegg kan varmvalse- eller smiprosesser også foredle korn ved å kontrollere graden av deformasjon og varmvalsings- og smitemperaturene, det vil si å kontrollere valsing og kontrollere kjøling, som vist i figuren nedenfor.
Figur 2
Korn kan foredles ved varmebehandling, for eksempel fasetransformasjon og rekrystallisering. For stål varmes stålet opp for å austenitisere. Kornene er de minste når austenitiseringen nettopp er fullført. Kornene kan foredles ved avkjøling etter passende varmekonservering. Korn kan også foredles ved gjenvinning og rekrystallisering etter kalddeformasjon.
