Veličina zrna ima veliki utjecaj na mehanička svojstva materijala. Pročišćavanje zrna ne samo da može poboljšati čvrstoću i tvrdoću materijala, već također poboljšati plastičnost i žilavost materijala. Pročišćavanje zrna je jedina metoda ojačavanja materijala koja može poboljšati čvrstoću i žilavost materijala.
Dakle, kako možemo pročistiti žitarice?
Iz perspektive kristalizacije metala, svako zrno prolazi kroz nukleaciju, a zatim raste. Stoga veličina zrna ovisi o brzini nukleacije i brzini rasta. Što je veća stopa nukleacije, veći je broj izvornih kristalnih jezgri i finija su zrna.
Što je brzina rasta zrna sporija, to će se više kristalnih jezgri formirati tijekom procesa rasta zrna, a konačna zrna će biti manja.
Iz ovoga se može vidjeti da bilo koji faktor koji može pospješiti nukleaciju i spriječiti rast zrna može pročistiti zrna materijala.
Tijekom procesa kristalizacije metala, zrna se mogu pročistiti sljedećim metodama:
1. Kontrolirajte stupanj superhlađenja. I brzina nukleacije i stopa rasta povezane su sa stupnjem superhlađenja. Povećanje stupnja superhlađenja povećat će i brzinu nukleacije i stopu rasta, ali stopa nukleacije raste brže. Stoga, u normalnim okolnostima, što je veći stupanj prehlađenja, to su zrna finija.
Slika 1
Izmjena. Povećanje stupnja superhlađenja može pročistiti zrna, ali za velike komponente i odljevke, iako je superhlađenje površine veliko, nemoguće je postići da jezgra postigne istu brzinu hlađenja kao površina, tako da jezgra ne može učinkovito pročistiti zrna povećanjem stupanj superhlađenja. Modifikacijama se može izbjeći ovaj nedostatak.
Takozvani modifikacijski tretman je dodavanje sredstava za nukleaciju, također zvanih modifikatori, u tekući metal prije lijevanja. Ovi agensi za stvaranje jezgri potiču veliku količinu nejednolike nukleacije tekućeg metala, čime se postiže svrha usitnjavanja zrna. To je razlog zašto se čeliku dodaju legirajući elementi kao što su Ti i V.
Vibracija i miješanje. Kad se metal treba skrutiti, vibriranje i miješanje može pospješiti nukleaciju i razbiti dendrite, čime se postiže svrha profinjenosti zrna. Mehaničke vibracije, ultrazvučne vibracije, elektromagnetsko miješanje itd. mogu postići svrhu pročišćavanja zrna.
Osim toga, postupci vrućeg valjanja ili kovanja također mogu pročistiti zrna kontroliranjem stupnja deformacije i temperatura vrućeg valjanja i kovanja, odnosno kontroliranjem valjanja i kontroliranjem hlađenja, kao što je prikazano na donjoj slici.
Slika 2
Zrna se mogu rafinirati toplinskom obradom, kao što je fazna transformacija i rekristalizacija. Za čelik, čelik se zagrijava radi austenitizacije. Zrna su najmanja kada je austenitizacija tek završena. Zrna se mogu rafinirati hlađenjem nakon odgovarajućeg očuvanja topline. Zrna se također mogu pročistiti obnavljanjem i rekristalizacijom nakon hladne deformacije.
