一般來講隨著晶粒尺寸的減小，金屬材料的韌性增加，其韌脆轉(zhuǎn)變溫度下降。這是因為隨著鐵素體晶粒平均尺寸的減小，晶界增多，裂紋擴展所遇阻力增大。同時晶界前塞積的位錯數(shù)減少，應(yīng)力集中降低。并且晶界總面積增加，晶界上雜質(zhì)濃度大大降低，減少產(chǎn)生沿晶脆性斷裂。由此可見，細化晶粒不但可以顯著提高材料強度，同時還能降低韌脆轉(zhuǎn)變溫度。
研究表明，晶粒尺寸對金屬材料的疲勞強度有直接的影響。金屬材料基體的晶體結(jié)構(gòu)、應(yīng)力集中和試樣尺寸等因素共同決定了晶粒細化對高周疲勞強度的影響程度。當存在較大應(yīng)力集中時，細小晶粒狀態(tài)下雖然仍表現(xiàn)出較高的疲勞強度，但其影響作用會減弱。低周疲勞條件下，細小晶粒也表現(xiàn)出有利的影響。不同晶粒尺寸的試樣，在同一應(yīng)力水平下，疲勞壽命的主要差異表現(xiàn)于裂紋的萌生階段。晶粒越細小，萌生階段的壽命越長，疲勞強度越高。晶粒尺寸對疲勞強度的較大影響，最為關(guān)鍵的是由于晶界的阻礙作用。晶界對裂紋的進一步擴展有阻礙作用，裂紋萌生后，細小晶粒意味著較多的晶界，使得其對裂紋有較大的阻礙作用，同時裂紋長度較短。
鋼鐵材料晶粒細化對機械性能最主要的影響就是強度，同時強度的提高大約有一半是來自于晶粒細化。細晶強化是結(jié)構(gòu)鋼最佳的強化方式，即能顯著提高強度，又能改善材料的韌性。
屈服強度是金屬材料對塑性形變起始抗力的標志，是位錯增殖和運動的結(jié)果，因此影響位錯增殖和運動的因素，直接影響著金屬材料的屈服強度。位錯主要分布在基體相中，因此材料塑性形變主要沿著基體相進行。材料中每一個基體相晶粒就相當于純金屬單晶體，理論上說其屈服強度就是致使位錯開始運動的臨界切應(yīng)力，其值取決于位錯運動所受的各種阻力（晶格阻力、位錯間交互作用產(chǎn)生的阻力等）。晶界障礙位錯運動，一個晶粒內(nèi)塞積的位錯數(shù)量必須足夠多，提供的應(yīng)力才能夠使鄰近晶粒中的位錯源開動，并產(chǎn)生宏觀可見的塑性形變。減小晶粒尺寸能夠增加位錯運動障礙的數(shù)量，減小晶粒內(nèi)部位錯塞積團的尺寸，宏觀表現(xiàn)就是屈服強度提高。
——本文摘自論文文獻綜述
冀公網(wǎng)安備13050002001422號