細化晶粒讓質地變得更加純淨和堅韌。方法有:新增微量元素，增加凝固時長，鍛造等。

新增微量元素或孕育劑，使鑄態下得到細小的晶粒。增加凝固過程的冷去速度，可在鑄態下獲得細小晶粒。透過鍛造，打破鑄態晶粒，獲得細小的晶粒。細化的晶粒與粗大的晶粒相比，鋼材具有更好的力學效能。

在液態金屬結晶時,提高冷卻速度,增大過冷度,來促進自發形核。晶核數量愈多,則晶粒愈細。在金屬結晶時,有目的地在液態金屬中加入某些雜質,做為外來晶核,進行非自發形核,以達到細化晶粒的目的,此方法稱為變質處理。

這種方法在工業生產中得到了廣泛的應用.如鑄鐵中加入矽、鈣等。在結晶過程中,採用機械振動、超聲波振動、電磁攪拌等,也可使晶粒細化。

根據Hall2petch 公式:σs=σ0+Kd-1/2 式中，σs是材料的屈服強度，σ0是與材料有關的常數，K 是常數，d 是晶粒直徑。可以看出,材料的屈服強度與晶粒尺寸倒數的平方根成正比。因此,晶粒細化既能提高材料的強度,又能提高材料塑性,同時也能顯著提高其力學效能。細化晶粒是控制金屬材料組織的最重要、最基本的方法,目前人們採用了許多辦法細化金屬的晶粒。