Los significados de tratamiento metamórfico, refinamiento de grano y refinamiento de fase primaria o cambio morfológico son diferentes, y a veces se utiliza el término tratamiento metamórfico para resumir estos contenidos.

(1) Tratamiento del deterioro. Para sistemas binarios simples Aleaciones de Al-Si Aleaciones como la Z102, que contiene entre un 11 % y un 13 % de Si, son típicas aleaciones eutécticas. Su estructura se compone de silicio grueso en forma de agujas (que debería estar dispuesto en capas) y un eutéctico de solución sólida α(Al), además de una pequeña cantidad de silicio primario en forma de bloques (con una composición de aleación que tiende al límite superior). Las propiedades mecánicas de la aleación no son elevadas, con una resistencia a la tracción que no supera los 140 MPa y una elongación inferior al 3 %. Si se añade un modificador (2-3 %) que contenga Na o NaF a la masa fundida antes del vertido para el tratamiento de modificación, el punto eutéctico se desplaza hacia la derecha y la temperatura eutéctica disminuye tras dicho tratamiento, lo que provoca que la aleación, inicialmente ligeramente hipereutéctica, se convierta en hipoeutéctica. El silicio primario desaparece, el eutéctico se refina y aparece una solución sólida α(Al) primaria. Se han mejorado las propiedades mecánicas de la aleación, con una resistencia a la tracción de 180 MPa y una elongación superior al 8%. Incluso se puede procesar a presión para obtener placas y tiras.

El uso de sal de sodio como modificador presenta problemas de absorción de humedad, dificultades de almacenamiento y control de la cantidad añadida. Las piezas fundidas son propensas a la porosidad y la duración del efecto de modificación es breve. Tras completar el tratamiento de modificación, la pieza debe colarse en un plazo de 30 minutos. Posteriormente, se descubrió que no solo el sodio, sino también el estroncio, presentaban el mismo efecto y una mayor vida útil, siendo conocidos como agentes de deterioro de larga duración. Por lo tanto, en comparación con el uso de sal de sodio (NaF) o aleación intermedia de Al-Sr, resulta evidente que esta última ofrece ventajas: es más fácil de almacenar, permite un control preciso de la cantidad añadida y posee una mayor vida útil.

El efecto de la adición de fósforo es opuesto al del sodio. Originalmente una aleación eutéctica, adquiere una estructura hipereutéctica, lo que incrementa la cantidad de silicio primario y mejora la resistencia al desgaste de la aleación. La aleación de aluminio eutéctica fundida utilizada para la fabricación de pistones debe someterse a un tratamiento de modificación con fósforo.

El uso de antimonio para el tratamiento de modificación no muestra cambios significativos en la estructura de la aleación fundida, siendo similar a la estructura sin modificar. Sin embargo, tras el envejecimiento por solución sólida, la estructura experimenta cambios significativos, especialmente en la resistencia y la tenacidad de la aleación, que mejoran notablemente.

(2) Refinar el tamaño de grano. Agregar una pequeña cantidad de titanio a la aleación de aluminio para refinar los granos alfa (Al) puede mejorar tanto las propiedades mecánicas como la procesabilidad de la aleación. El proceso de refinamiento de la estructura de la aleación de aluminio mediante la adición de titanio también se conoce como tratamiento de modificación.

Los agentes refinadores de grano deben actuar como promotores de la nucleación. Cuando los metales y las aleaciones se solidifican en cristales, experimentan procesos de nucleación y crecimiento. La formación de núcleos cristalinos se divide en nucleación homogénea y heterogénea. La nucleación homogénea requiere que toda la masa fundida tenga el mismo grado de subenfriamiento. En la producción real, esto es imposible de lograr. Siempre existen zonas (como la pared del molde) que se enfrían rápidamente y otras (como el centro de la pieza fundida) que se enfrían lentamente, lo que resulta en diferentes grados de subenfriamiento y tiempos de nucleación variables. Durante la producción, se busca añadir una sustancia que actúe como núcleo cristalino para lograr una estructura uniforme y fina en la pieza fundida. Añadir una pequeña cantidad de titanio, o una pequeña cantidad de titanio y boro, a la aleación de aluminio puede lograr este objetivo. Además, la velocidad de enfriamiento es un factor importante, ya que afecta no solo la nucleación, sino que también controla la velocidad de crecimiento de los cristales. Solo considerando tanto la nucleación (incluidos los núcleos cristalinos externos) como la velocidad de enfriamiento se puede obtener una microestructura uniforme y fina.

(3) Modificar el aspecto inicial. En las aleaciones de aluminio, suelen existir fases compuestas primarias aciculares (o laminares) que influyen significativamente en las propiedades de la aleación, especialmente en sus propiedades mecánicas. Si la fase Al₃Fe es acicular, las propiedades mecánicas disminuyen. Si la relación Fe:Si es 4:1, se forma la fase AFeSi, que modifica la forma y mejora notablemente las propiedades mecánicas, en particular la elongación. La adición de manganeso también puede alterar la morfología de las fases que contienen hierro.

En las aleaciones de Mg con alto contenido de magnesio, la fase β (Mg₅Al₈) se vuelve gruesa y se localiza en los límites de grano. Sin tratamiento de solubilización, las propiedades mecánicas y la resistencia a la corrosión son deficientes. Sin embargo, este tratamiento requiere mucho tiempo. La adición de una pequeña cantidad de circonio permite refinar la fase β, lo cual resulta beneficioso para el tratamiento térmico.

En las aleaciones de aluminio, ocasionalmente se presentan impurezas de metales con bajo punto de fusión (como Pb, Sn, Bi, etc.), que debilitan los límites de grano y provocan la fusión a temperaturas ligeramente superiores. Por ejemplo, el aluminio contiene sodio, lo que causa fragilización por sodio. La adición de una pequeña cantidad de elementos de tierras raras para convertir estas impurezas metálicas en compuestos puede eliminar los problemas presentes en los límites de grano.

Por lo tanto, se puede decir que en el proceso de fusión y colada, los elementos o aleaciones intermedias que pueden mejorar la estructura de la aleación, refinar los granos de la aleación, cambiar el tamaño, la morfología o la distribución de las fases primarias y eliminar las fases dañinas en los límites de grano se denominan modificadores, y este proceso se puede denominar tratamiento de modificación.

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