细化晶粒的方法主要包括:
增加过冷度
提高金属凝固时的冷却速度,增加形核率与生长速率的比值。
使用吸热能力强、导热性能好的铸型,如金属型。
降低熔液的浇注温度。
变质处理
向金属液体中加入形核剂(孕育剂或变质剂),作为非均匀形核的基底。
常用变质剂包括钛、钒、铝等元素,在钢水中加入,或在铝水中加入钛、硼等元素。
振动与搅拌
在浇注和结晶过程中进行机械振动或搅拌,增加形核位置。
常用方法有机械法、电磁法、超声波法。
使用细化剂
在线播种细化剂,如AI-Ti-B细化剂或稀土细化剂。
细化剂中的TiB₂或AITi3颗粒作为晶粒开始凝固的核。
形变与热处理相结合
加热至刚刚高于Ac3的温度,保持一段时间,达到完全奥氏体化。
以较大的压下量使奥氏体发生强烈形变,之后等温保持一段时间,进行快速冷却。
外加形核物质、场作用、固态成型工艺
添加陶瓷颗粒、稀土元素等形核物质。
应用电磁搅拌、超声波处理以及脉冲电流等外加场作用。
采用等径角道挤压(ECAE)和大比率挤压等固态成型工艺。
快速冷却技术
通过快速冷却技术,如喷射冷却或淬火,来细化晶粒。
以上方法可以单独使用,也可以结合使用以达到最佳的晶粒细化效果。需要注意的是,不同的金属和合金可能需要不同的细化方法,并且细化剂的种类和含量也会影响晶粒细化效果