鑄造偏析就是液態合金在鑄型中凝固以後，鑄件斷面上各個部分及晶粒與晶界之間存在化學成分不均勻的現象。偏析使鑄件性能不均勻，嚴重時會造成廢品。
基本介紹
- 中文名：合金偏析性
- 外文名：Alloy segregation
- 分類：晶內偏析、區域偏析和比重偏析
- 影響：使鑄件性能不均勻，甚至造成廢品
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簡介
合金中各組成元素在結晶時分布不均勻的現象稱為偏析。焊接熔池一次結晶過程中，由於冷卻速度快，已凝固的焊縫金屬中化學成分來不及擴散，造成分布不均，產生偏析。
分類
偏析分為晶內偏析、區域偏析和比重偏析。
晶內偏析
晶內偏析，又叫樹枝晶偏析。其特徵是在一個晶粒範圍內，晶內和晶界處的化學成分不一致，熔點高的組元往往多分布於晶內，而熔點低的組元則往往多分布於晶界。如錫青銅鑄件，晶粒內含銅多，而晶界處含錫多。
一般的產生晶內偏析，有兩個條件：
（1） 具有一定結晶溫度範圍的合金；
（2） 在凝固過程中，合金原子的擴散速度小於結晶速度。
因為合金的結晶溫度範圍愈寬、鑄件的冷卻或結晶速度愈快，則晶內偏析愈嚴重。為防止晶內偏析，可以採用細化晶粒的措施，以縮短原子的擴散距離；或適當提高澆溫，以延緩冷卻速度，以達到延長原子的擴散時間等。對已產生晶內偏析的鑄件，可通過長時間的擴散退火來減輕晶內偏析。
區域偏析
區域偏析是指在鑄件的整個斷面上，各部位的成分不一致的現象。主要因合金進行選擇凝固所引起。區域偏析又分正向偏析和逆向偏析兩類。
（1）正向偏析
所謂正向偏析是指鑄造合金中，熔點較低的組元集中分布在鑄件的中心或上部區域，其含量從鑄件的先凝固區到其後凝固區逐漸遞增。而逆向偏析則正好相反，熔點較低的組元集聚在鑄件邊緣。如矽黃銅鑄件易出現正向偏析，即鑄件中心含矽量較高；錫青銅件則易產生逆向偏析，即鑄件表層中錫含量較多。
一般的，具有一定結晶溫度範圍的合金，均會產生一定程度的區域偏析，只是結晶溫度範圍較小的合金，傾向於產生正向偏析；而結晶溫度範圍較寬的結晶時形成發達的樹枝晶的合金，則易產生逆向偏析。如錫青銅件表面的“錫汗”，就是當錫青銅表面先凝固一層硬殼後，由於某種應力的作用，硬殼出現裂紋，殼內未凝固的低熔點組元（錫）占多數的液態合金被擠出殼外而停留在鑄件表面形成的。
即使採用均勻化擴散退火也無法消除區域偏析，因為偏析元素需經長距離的擴散，故區域偏析應以預防為主，一般有以下措施：
（1） 選擇成分合適的合金；
（2） 合理的鑄件結構，即避免厚大斷面；
（3） 正確控制冷卻速度。
比重偏析
由於合金中組元比重的不同所引起的偏析，叫比重偏析。比重偏析的產生，有以下幾種情況：
（1）合金中的兩組元在液態下互不相溶，如銅-鋁合金，當此類合金在液態放置過久時，將發生分層現象，比重大的組元沉在下面，比重小的組元浮在上面。
（2）液態合金在攪拌不均的情況下，由於選擇凝固所生成的晶體，其比重與母液不同，或上浮或下沉，形成比重偏析。如巴氏合金中的鉛基合金或錫基合金的偏析。
（3）鑄件的凝固方向也會影響比重偏析。若鑄件的凝固順序是自下而上，對於初生晶的比重較大的合金而言，其比重較小的低熔點相很容易上浮，會加劇比重偏析；反之，當初生晶體的比重較小時，會減輕比重偏析。
影響
偏析使鑄件性能不均勻，嚴重時會造成廢品。為防止區域偏析，在澆注時應充分攪拌或加速合金液冷卻。
