在纯铜熔炼过程中广泛使用稀土变质剂来细化晶粒。在铜中添加微量钆、钕、镝、铒、镧和富铈混合稀土, 可以起到细化晶粒、改善组织结构、净化除杂的作用, 并能提高铜的机械性能和导电性。一般认为一方面稀土能与纯铜中的有害杂质( 氧、硫、铅、铋等) 反应, 生成的高熔点稀土化合物质点均匀地分散在纯铜基体中, 成为结晶核心, 使纯铜组织得到细化；另一方面稀土聚集在晶界上, 在熔液中易于填补正在生成的新相晶粒表面缺陷处, 形成阻碍晶粒继续长大的膜, 抑制晶粒成长, 从而细化晶粒。由于稀土的化学性质活泼, 直接添加烧损严重, 一般以中间合金或化合物的形式加入。需要指出的是, 在纯铜中添加适量稀土，可以基本消除柱状晶区, 使其转变为细小的等轴晶组织, 但是过量添加反而使铸锭组织产生疏松缺陷, 性能下降。
在纯铜中加入合金元素锂也能起到细化晶粒、净化除杂的作用, 加入微量锂能消除合金凝固态的柱状晶区并使之转变为等轴晶区。加入微量锂时，铜的晶粒尺寸均比未加锂的大，随锂含量增加，晶粒尺寸逐渐增大，锂加入量增加到0.06%时，晶粒尺寸达到极大值，约为未加锂的1.7 倍。此后随着锂加入量的继续增大其晶粒尺寸反而减小。
用于黄铜变质细化的合金元素主要有RE、硼和锆等。但是在不同的铜合金中, 硼和锆元素的晶粒细化作用并不相同。硼和锆的细化效果与锡含量有关, 在较低的锡含量下(<0.3%)，硼是最有效的细化元素, 但是在较高的锡含量(1%) 下，锆是最有效的细化元素。对硅黄铜和硅青铜，锆是有效的细化元素，但对含铅黄铜，硼是有效的细化元素。
在铜基形状记忆合金中加入硼、铁、钒、锆、镍、钛、铋和RE等合金元素可以显著细化晶粒。
熔体搅拌法是通过电场、强磁场、超声波或机械搅拌等方式对合金熔体施加强烈外力以达到细化晶粒的一种熔体处理工艺。只有对高温熔体进行搅拌才会使轻合金晶粒细化，对低温镁合金熔体搅拌不仅不能使晶粒细化，还会导致晶粒粗化。
快速凝固技术（Rapid solidification process）是指在比常规凝固工艺过程快得多的冷却速度（如104~109 K/s）或大得多的过冷度（可达几十至几百开）下，合金以极快的凝固速率（常大于10 cm/s，甚至高达100 m/s）从液态转变为固态的过程。快速凝固技术的出现无论对合金成分设计还是合金微观结构和宏观特性都产生了深刻的影响，为新型合金的制备开辟了一条崭新的道路，有力地推动了材料科学的发展。
目前制备轻合金的主要快速凝固方法分为以下三类: 雾化法、甩带法和雾化沉积法。分别用于制取快速凝固粉末、条带和块锭材料。
采用快速凝固技术制备镁合金，可以显著抑制轻金属合金晶粒组织的长大，形成超细的晶粒度、无偏析或少偏析的微晶组织和亚稳相，提高合金元素在镁基体中的固溶度，改善镁合金的室温和高温力学性能以及抗腐蚀性能。
近年来快速凝固在镁合金中的研究主要集中于Mg-Al-Zn系合金和Mg-Zn系合金。在快速凝固过程中，合金元素在镁基体内的最大固溶度大大提高。铝的最大固溶度可以提高到21.6%（原子分数）。快速凝固AZ91D合金可形成过饱和α-Mg固溶体，细化晶粒，能大幅度提高合金机械强度、韧性和耐蚀性。Mg-Zn系合金的快速凝固主要集中在Mg-Zn-RE系方面。
铸造铝合金的冷却速率对晶粒尺寸和二次枝晶间距SDAS的影响
过冷度对Al-Si合金晶粒尺寸的影响
不同过冷度下的Al-Si合金微观组织
(a) △T=101K，(b)△T=127K, (c)△T=181K, (d)△T=255K
过热处理是浇注前将熔体温度升高并保温一段时间后再降温至浇注温度进行浇注的工艺过程。在实际铸造过程中，由于过高的温度会引起氧化、吸气和晶粒粗大，因此大部分金属或合金不会升温到液相温度以上。
过热处理对Mg-Al系合金有细化作用，因为在过热处理过程中生成了非均质结晶核心。熔体过热处理时的过热温度存在一个较佳的温度范围，其取决于合金的成分，一般高于液相线温度50~260℃；此外，熔体过热后需快速冷却到浇注温度完成浇注，否则将导致晶粒粗化，有时甚至使晶粒细化效果完全丧失。
Fe和Mn对熔体过热法的晶粒细化效果有重要影响，一般来说，Fe和Mn含量低的Mg-Al合金熔体过热法的晶粒细化效果要低于Fe和Mn含量高的Mg-Al合金。熔体过热处理对Mg-Zn、Mg-Ag、Mg-Sn、Mg-Cu二元合金的晶粒细化均有一定的影响，但对Mg-Bi、Mg-Cr没有影响。微量Ti、Zr、Be对于过热处理的晶粒细化有抑制作用，而Zn对过热处理晶粒细化的影响几乎可以忽略。
由于过热处理需要将镁合金熔体加热到高温，增大了镁合金熔液的氧化损失和吸气量，增加了能量和坩埚的消耗，而且由于杂质和熔体合金的密度均减小，不利于杂质的分离。此外，含铁量的增大还会大大降低合金的抗腐蚀性能。因此，目前在生产上很少采用熔体过热法。
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