晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有的强度和硬度及塑性和韧性,这种现象称为强化;铸造工艺中细化晶粒的常用方法是

本题主要考查金属材料中晶粒大小对性能的影响、细晶强化的概念以及铸造工艺中细化晶粒的方法等知识。解题思路如下：

1. 晶粒大小对金属性能的影响：
   • 从微观结构角度来看，晶粒较细时，晶界面积大。晶界处原子排列不规则，阻碍位错运动。当金属受力发生变形时，位错在晶界处容易塞积，要使位错继续运动就需要更大的外力，所以晶粒较细的金属强度和硬度更高。
   • 同时，细晶粒金属在受力变形时，变形可以更均匀地分布在各个晶粒上，避免了局部应力集中，使得金属在断裂前能够承受更大的变形量，因此塑性和韧性更好。
2. 细晶强化的概念：
   • 由于晶粒细化能提高金属的强度和硬度，同时改善塑性和韧性，这种通过细化晶粒来提高金属性能的方法就被称为细晶强化。
3. 铸造工艺中细化晶粒的常用方法：
   • 增大冷却速度：根据形核率和长大速度与过冷度的关系，增大冷却速度可以提高过冷度。过冷度增大时，形核率增加的幅度比长大速度增加的幅度大，从而使晶核数量增多，晶粒细化。例如在铸造时采用冷却能力强的铸型材料，如金属型代替砂型，就可以增大冷却速度。
   • 加形核剂：形核剂可以提供额外的晶核，增加晶核的数量。这些晶核可以作为新晶粒生长的起点，从而使晶粒细化。例如在铝合金铸造中加入钛、硼等元素作为形核剂。
   • 搅拌或振动：在液态金属凝固过程中进行搅拌或振动，一方面可以使生长着的树枝晶破碎，破碎的枝晶尖端可以作为新的晶核，增加晶核数量；另一方面可以使温度分布更均匀，减少局部过热现象，有利于晶粒细化。