Kornstørrelse har stor indflydelse på materialers mekaniske egenskaber. Raffinering af korn kan ikke kun forbedre materialernes styrke og hårdhed, men også forbedre materialernes plasticitet og sejhed. Kornforfining er den eneste materialeforstærkningsmetode, der kan forbedre både materialernes styrke og sejhed.
Så hvordan kan vi forfine kornene?
Fra metalkrystallisationsperspektivet gennemgår hvert korn kernedannelse og vokser derefter. Derfor afhænger kornets størrelse af kernedannelseshastigheden og væksthastigheden. Jo større kernedannelseshastigheden er, jo større er antallet af originale krystalkerner og jo finere korn.
Jo langsommere kornvæksthastigheden er, jo flere krystalkerner vil der blive dannet under kornvækstprocessen, og de endelige korn bliver mindre.
Det kan ses heraf, at enhver faktor, der kan fremme kernedannelse og hæmme kornvækst, kan forfine materialets korn.
Under metalkrystallisationsprocessen kan kornene raffineres ved følgende metoder:
1. Kontroller graden af underkøling. Både nukleationshastigheden og væksthastigheden er relateret til graden af underafkøling. Forøgelse af graden af underafkøling vil øge både nukleationshastigheden og væksthastigheden, men nukleationshastigheden stiger hurtigere. Derfor, under normale omstændigheder, jo højere grad af underkøling, jo finere korn.
figur 1
Modifikation. Forøgelse af graden af underafkøling kan forfine kornene, men for store komponenter og støbegods, selvom overfladeunderkølingen er stor, er det umuligt at få kernen til at opnå samme afkølingshastighed som overfladen, så kernen kan ikke effektivt forfine kornene ved at øge graden af underkøling. Ændring kan undgå denne mangel.
Den såkaldte modifikationsbehandling går ud på at tilsætte kernedannende midler, også kaldet modificeringsmidler, til det flydende metal før udhældning. Disse kernedannende midler fremmer en stor mængde uensartet kernedannelse af det flydende metal og opnår derved formålet med kornforfining. Dette er grunden til, at legeringselementer som Ti og V tilsættes stål.
Vibration og omrøring. Når metallet er ved at størkne, vibrerer og rører det kan fremme kernedannelse og bryde dendritterne op og derved opnå formålet med kornforfining. Mekanisk vibration, ultralydsvibration, elektromagnetisk omrøring osv. kan alle opnå formålet med kornforfining.
Derudover kan varmvalsnings- eller smedeprocesser også forfine korn ved at styre graden af deformation og varmvalsnings- og smedetemperaturerne, det vil sige at styre valsning og kontrollere afkøling, som vist i figuren nedenfor.
Figur 2
Korn kan raffineres ved varmebehandling, såsom fasetransformation og omkrystallisation. For stål opvarmes stålet for at austenitisere. Kornene er de mindste, når austenitiseringen netop er afsluttet. Kornene kan raffineres ved afkøling efter passende varmekonservering. Korn kan også raffineres ved genvinding og omkrystallisation efter kold deformation.
