Endurecimiento del borde de grano
Dado que la estructura reticular de los granos adyacentes difiere en orientación, se requiere más energía para que una dislocación cambie de dirección y se mueva hacia el grano adyacente.
Estas fuerzas repulsivas actúan como una fuerza motriz para reducir la barrera energética para la difusión a través del límite, de modo que un apilamiento adicional provoca la difusión de dislocaciones a través del límite de grano, lo que permite una mayor deformación en el material.
Obviamente, hay un límite para este modo de endurecimiento, ya que no existen materiales infinitamente resistentes.
[4] Existe una relación inversa entre el límite elástico delta y el tamaño de grano elevado a alguna potencia, x. donde k es el coeficiente de refuerzo y tanto k como x son específicos del material.
Es importante tener en cuenta que la relación HP es un ajuste empírico a los datos experimentales, y que la noción de que una longitud de acumulación de la mitad del diámetro del grano causa una tensión crítica para la transmisión o generación en un grano adyacente de la microestructura no ha sido verificada por observación real.
Incluso entonces, si los granos de un material tienen el tamaño de una sola celda unitaria, entonces el material es amorfo, no cristalino, ya que no hay un orden de largo alcance y las dislocaciones no se pueden definir en un material amorfo.
O. Hall escribió tres artículos que aparecieron en el volumen 64 de los Proceedings of the Physical Society.
Hall se concentró en las propiedades prácticas de los aceros al carbono.
Por lo tanto, esta importante relación lleva el nombre de Hall y Petch.
En consecuencia, se creía que si el tamaño de grano medio podía reducirse aún más hasta la escala de longitud nanométrica, el límite elástico también aumentaría.
[9][10] Este fenómeno se ha denominado relación inversa de Hall-Petch.
Se han propuesto varios mecanismos diferentes para explicar esta relación.
Esto se debe a que a medida que disminuye el tamaño de grano, las dislocaciones parciales se vuelven menos prominentes y, por lo tanto, la macla por deformación.
Sin embargo, no está del todo claro cuál debería ser exactamente la dependencia del límite elástico con respecto a los tamaños de grano por debajo de este punto.
El refinamiento del grano, también conocido como inoculación,[16] es el conjunto de técnicas utilizadas para incrementar el fortalecimiento del límite de grano en metalurgia.
Las técnicas específicas y los mecanismos correspondientes variarán según los materiales que se estén considerando.
Las aleaciones[17] Al-Ti-B son los refinadores de grano más comunes para las aleaciones de aluminio; sin embargo,[18] se han sugerido refinadores novedosos como Al3Sc.
Una técnica común es inducir a una fracción muy pequeña de la masa fundida a solidificarse a una temperatura mucho más alta que el resto; esto generará cristales semilla que actuarán como plantilla cuando el resto del material baje hasta su punto de fusión (inferior) y comience a solidificarse.
