Medžiagų mechaninėms savybėms didelę įtaką turi grūdelių dydis. Grūdų rafinavimas gali ne tik pagerinti medžiagų stiprumą ir kietumą, bet ir pagerinti medžiagų plastiškumą bei kietumą. Grūdų rafinavimas yra vienintelis medžiagos stiprinimo būdas, galintis pagerinti medžiagų stiprumą ir kietumą.
Taigi, kaip mes galime rafinuoti grūdus?
Metalo kristalizacijos požiūriu kiekvienas grūdelis susiformuoja ir tada auga. Todėl grūdelių dydis priklauso nuo branduolio susidarymo greičio ir augimo greičio. Kuo didesnis branduolio susidarymo greitis, tuo didesnis pirminių kristalų branduolių skaičius ir smulkesni grūdeliai.
Kuo lėtesnis grūdų augimo greitis, tuo grūdų augimo metu susidarys daugiau kristalų branduolių, o galutiniai grūdeliai bus mažesni.
Iš to matyti, kad bet koks veiksnys, galintis skatinti branduolių susidarymą ir slopinti grūdų augimą, gali patobulinti medžiagos grūdelius.
Metalo kristalizacijos proceso metu grūdeliai gali būti rafinuojami šiais būdais:
1. Kontroliuokite peršalimo laipsnį. Ir branduolio susidarymo greitis, ir augimo greitis yra susiję su peršalimo laipsniu. Padidinus peršalimo laipsnį, padidės ir branduolių susidarymo, ir augimo greitis, tačiau branduolio susidarymo greitis didėja greičiau. Todėl įprastomis aplinkybėmis kuo didesnis peršalimo laipsnis, tuo smulkesni grūdeliai.
figūra 1
Modifikacija. Padidinus peršalimo laipsnį, grūdeliai gali būti patobulinti, tačiau dideliems komponentams ir liejiniams, nors paviršiaus peršalimas yra didelis, neįmanoma pasiekti, kad šerdies aušinimo greitis būtų toks pat kaip paviršius, todėl šerdis negali efektyviai išgryninti grūdelių peršalimo laipsnis. Modifikacija gali išvengti šio trūkumo.
Vadinamasis modifikavimo apdorojimas – prieš pilant į skystą metalą įpilama branduolių formavimo medžiagų, dar vadinamų modifikatoriais. Šios branduolį formuojančios medžiagos skatina didelį nevienodo skystojo metalo branduolių susidarymą ir taip pasiekia grūdų rafinavimo tikslą. Dėl šios priežasties į plieną pridedami legiravimo elementai, tokie kaip Ti ir V.
Vibracija ir maišymas. Kai metalas ruošiasi kietėti, jis vibruodamas ir maišydamas gali paskatinti branduolių susidarymą ir suskaidyti dendritus, taip pasiekdamas grūdelių rafinavimo tikslą. Mechaninė vibracija, ultragarsinė vibracija, elektromagnetinis maišymas ir kt. gali pasiekti grūdų rafinavimo tikslą.
Be to, karšto valcavimo arba kalimo procesai taip pat gali patobulinti grūdus, kontroliuojant deformacijos laipsnį ir karšto valcavimo bei kalimo temperatūrą, tai yra, valdant valcavimą ir aušinimą, kaip parodyta paveikslėlyje žemiau.
2 pav
Grūdai gali būti rafinuojami termiškai apdorojant, pavyzdžiui, faziniu transformavimu ir perkristalizavimu. Plienui plienas kaitinamas, kad austenitų. Grūdeliai yra mažiausi, kai tik baigtas austenitinimas. Grūdai gali būti rafinuoti atvėsinant, po atitinkamo terminio konservavimo. Grūdai taip pat gali būti rafinuojami regeneruojant ir perkristalizuojant po šaltosios deformacijos.