Kích thước hạt có ảnh hưởng lớn đến tính chất cơ học của vật liệu. Tinh chế hạt không chỉ có thể cải thiện độ bền và độ cứng của vật liệu mà còn cải thiện độ dẻo và độ dai của vật liệu. Tinh chế hạt là phương pháp gia cường vật liệu duy nhất có thể cải thiện cả độ bền và độ dai của vật liệu.
Vậy chúng ta có thể tinh chế ngũ cốc như thế nào?
Theo quan điểm kết tinh kim loại, mỗi hạt trải qua quá trình hình thành hạt nhân và sau đó phát triển. Do đó, kích thước của hạt phụ thuộc vào tốc độ hình thành hạt nhân và tốc độ phát triển. Tốc độ hình thành hạt nhân càng lớn, số lượng hạt nhân tinh thể ban đầu càng nhiều và các hạt càng mịn.
Tốc độ tăng trưởng của hạt càng chậm thì càng có nhiều hạt nhân tinh thể được hình thành trong quá trình phát triển của hạt và hạt cuối cùng sẽ nhỏ hơn.
Có thể thấy từ đây rằng bất kỳ yếu tố nào có thể thúc đẩy quá trình hình thành hạt và ức chế sự phát triển của hạt đều có thể làm tinh chỉnh các hạt của vật liệu.
Trong quá trình kết tinh kim loại, các hạt có thể được tinh chế bằng các phương pháp sau:
1. Kiểm soát mức độ siêu lạnh. Cả tốc độ hình thành hạt và tốc độ tăng trưởng đều liên quan đến mức độ siêu lạnh. Tăng mức độ siêu lạnh sẽ làm tăng cả tốc độ hình thành hạt và tốc độ tăng trưởng, nhưng tốc độ hình thành hạt tăng nhanh hơn. Do đó, trong điều kiện bình thường, mức độ siêu lạnh càng cao, hạt càng mịn.
Hình 1
Sửa đổi. Tăng mức độ siêu lạnh có thể tinh chỉnh các hạt, nhưng đối với các thành phần và vật đúc lớn, mặc dù siêu lạnh bề mặt lớn, nhưng không thể làm cho lõi đạt được tốc độ làm mát giống như bề mặt, do đó lõi không thể tinh chỉnh các hạt một cách hiệu quả bằng cách tăng mức độ siêu lạnh. Sửa đổi có thể tránh được sự thiếu hụt này.
Cái gọi là xử lý biến tính là thêm các chất tạo mầm, còn được gọi là chất biến tính, vào kim loại lỏng trước khi rót. Các tác nhân tạo mầm này thúc đẩy một lượng lớn quá trình tạo mầm không đồng nhất của kim loại lỏng, từ đó đạt được mục đích tinh chế hạt. Đây là lý do tại sao các nguyên tố hợp kim như Ti và V được thêm vào thép.
Rung và khuấy. Khi kim loại sắp đông đặc, việc rung và khuấy có thể thúc đẩy quá trình tạo mầm và phá vỡ các sợi nhánh, từ đó đạt được mục đích tinh chế hạt. Rung cơ học, rung siêu âm, khuấy điện từ, v.v. đều có thể đạt được mục đích sàng lọc hạt.
Ngoài ra, quá trình cán nóng hoặc rèn cũng có thể tinh chế hạt bằng cách kiểm soát mức độ biến dạng cũng như nhiệt độ cán nóng và rèn, tức là kiểm soát quá trình cán và kiểm soát quá trình làm mát, như thể hiện trong hình bên dưới.
Hình 2
Hạt có thể được tinh chế bằng cách xử lý nhiệt, chẳng hạn như chuyển pha và kết tinh lại. Đối với thép, thép được nung nóng để austenit hóa. Các hạt nhỏ nhất khi austenit hóa vừa hoàn thành. Các hạt có thể được tinh chế bằng cách làm mát sau khi bảo quản nhiệt thích hợp. Các hạt cũng có thể được tinh chế bằng cách phục hồi và kết tinh lại sau khi biến dạng lạnh.
