金属细化晶粒度控制措施

晶粒度是表示晶粒大小的尺度。常用的表示方法有单位体积的晶粒数目（ZV），单位面积内的晶粒数目（ZS）或晶粒的平均线长度（或直径）。表示晶粒大小的尺度叫晶粒度，常用单位体积（或单位面积）内的晶粒数目或晶粒的平均线长度（或直径）表示。工业生产上采用晶粒度等级来表示晶粒大小。标准晶粒度共分12级，1～4级为粗晶粒，5～8级为细晶粒，9～12级为超细晶粒度。

细化晶粒是提高金属力学性能的重要途径之一，工业生产中常采用以下几种方法：

·提高金属的过冷度

形核率和长大速率都与过冷度有关，增大结晶时的过冷度，形核率和长大速率均随之增大，但两者的增大速率不同，形核率的增长率高于长大速率的增长率。在一般金属结晶的过冷范围内，过冷度越大，N/G的比值越大，晶粒越细小。

增大过冷度的主要措施是提高液态金属的冷却速度，例如在铸造生产中可以采用金属型或石墨型代替砂型、局部增加冷铁、增大金属型的厚度、降低金属型的预热温度、减少涂料层的厚度、采用水冷铸型等措施来提高铸件的冷却速度。

　·进行变质处理

用增大过冷度的方法细化晶粒只对小型或薄壁的铸件有效，对于形状复杂的铸件，往往不允许过大地提高冷却速度。为此，生产上广泛采用变质处理工艺来细化晶粒。

所谓变质处理就是在液态金属中加入孕育剂或变质剂（形核剂），以增加异质核心的数量，促进非自发形核的进行，从而细化晶粒和改善组织。在生产中常采用高熔点的固体微粒作为形核剂。例如，在铝合金液体中加入钛、锆，在钢液中加入钛、钒、锆等，都可使晶粒细化。在铸铁中加入硅铁或硅钙合金能使组织中的石墨变细。还有一类变质剂，虽不能提供结晶核心，但能附着在晶体的结晶前沿，起到阻止晶粒长大的作用，因此又称为长大抑制剂。例如，在铝硅合金中加入钠盐，使钠在硅的表面富集，降低硅的长大速度，阻碍粗大硅晶体的形成，便能获得细化的合金组织。