金属的晶粒大小对金属的力学性能有什么影响-7411威尼斯

金属的晶粒大小对金属的力学性能具有重要影响。金属结晶后是由许多晶粒组成的多晶体，晶粒大小可以用单位体积内晶粒数目来表示。数目越多，晶粒越小。

为了测量方便常以单位截面上晶粒数目或晶粒的平均直径来表示。晶粒度的影响，实质是晶界面积大小的影响。晶粒越细小则晶界面积越大，对性能的影响也越大。试验表明，在室温下的细晶粒金属比粗晶粒金属具有更高的强度、硬度、塑性和韧性。

为了提高金属的力学性能，必须控制金属结晶后的晶粒大小。金属晶状晶粒大小取决于结晶时的形核率(单位时间、单位体积所形成的晶核数目)与晶核的长大速度。形核率越高，长大速度越慢，结晶后的晶粒越细小。因此，细化晶粒的根本途径是提高形核率及降低晶核长大速度。

晶界处的晶体排列是非常不规则的，晶面犬牙交错，互相咬合，因而加强了金属间的结合力。

常用细化晶粒的方法有以下几种：

(1)增加过冷度。金属的形核率和长大速度均随过冷度不同而发生变化，但两者的变化速率不同，在很大范围内，形核率比晶核长大速度增长更快，因此，单位体积内晶粒的个数增加，故增加过冷度能使晶粒细化。

在铸造生产时用金属型浇注的铸件比用砂型浇注得到的铸件晶粒细小，就是因为金属型散热快，过冷度大的缘故。这种方法只适用于中、小型铸件，因为大型铸件冷却速度较慢，不易获得较大的过冷度，而且冷却速度过大时容易造成铸件变形、开裂，对于大型铸件可采用其他方法使晶粒细化。

(2)变质处理。变质处理又称为孕育处理，是在浇注前向液态金属中加入一些细小的形核剂(又称为变质剂或孕育剂)，使它们分散在金属液中作为人工晶核，以增加形核率或降低晶核长大速度，从而获得细小的晶粒。

例如，向钢液中加人铁、硼、铝等，向铸铁中加入硅铁、硅钙等变质剂，均能起到细化晶粒的作用。生产中大型铸件或厚壁铸件，常采用变质处理的方法细化晶粒。

(3)振动处理。金属在结晶时，对金属液加以机械振动、超声波振动和电磁振动等，一方面外加能量能促进形核，另一方面能够击碎正在生长中的枝晶，破碎的枝晶又可作为新的晶核，从而增加形核率，达到细化晶粒的目的。