金属结晶后是由许多晶粒组成的多晶体，而晶粒大小是金属组织的重要标志之一。金属内部晶粒越细小，则晶界越多，晶界面也越多，晶界就越曲折，则晶格畸变越大，从而使金属强度、硬度提高，并使变形均匀分布在许多晶粒上，塑性、韧性好。生产中常采用过冷细化、变质处理和附加振动等细化晶粒的方法。

（1）过冷细化 这种方法是采用提高金属的冷却速度和增大过冷度Δ T 以细化晶粒的方法。如图1-9所示，金属结晶时，如图中实线部分所示，形核率 N 和晶核长大速度 G 都随过冷度Δ T 的增加而增加，当Δ T 增大到 T 时， N 与 G 均增加到最大值，过冷度Δ T 继续增大， N 和 G 随之下降，但实际液态金属的结晶很难达到如此高的过冷度，并在此之前早已结晶完毕，图中用虚线表示。因此，在一般液体金属的过冷范围内，过冷度Δ T 越大，形核率 N 越高，则晶核长大速度相对较小，金属凝固后可得到细小的晶粒；反之则得到粗大的晶粒。增加过冷度，就是要提高金属凝固后的冷却速度。实际生产中常常采用降低铸型温度和采用热导率大的金属铸型来提高冷却速度。

（2）变质处理 对于大件或厚壁铸件，冷却速度的增加有一定的限度。因此，提高冷却速度以细化晶粒的方法只适用于小件或薄壁件。另外，冷却速度过大会引起金属中铸造应力的增加，使金属铸件产生各种缺陷。这时，为了得到细晶粒铸件，可进行变质处理。变质处理是生产中在液态金属中加入少量活性物质即变质剂，促使非自发形核，以提高形核率，抑制晶核长大速度，从而细化晶粒的方法。例如在铸件浇注前，向灰铸铁中加入硅铁或硅钙合金，能使石墨变细（也称为铸铁的孕育处理）；向铝硅合金中加入少量的钠或钠盐；向钢液中加入钛、锆、硼、铝等。

图1-9 形核率和长大率与Δ T 的关系

（3）附加振动 在金属结晶过程中，采用机械振动、超声波振动、电磁搅拌等方法，可使正在生长的树枝状晶被打断，破碎的细小晶体成为新的晶核，增大了形核率，从而细化晶粒。另外，采用压力加工和热处理等方法也能细化固态金属的晶粒。