鋼在結(jié)晶時，行結(jié)晶的枝干較為純凈，碳濃度較低，而遲結(jié)晶的枝間誤取分碳元素較高，其它元素如硫、磷在枝干和枝間的偏析情況大體與碳相仿，所不同的是碳的擴(kuò)散系數(shù)較大，如果鋼在結(jié)晶后于較高溫度經(jīng)過較長時間的停留，碳在枝晶范圍內(nèi)的擴(kuò)散均勻化比較容易達(dá)到，而硫、磷的擴(kuò)散均勻化則比較困難，因此會形成枝晶的微觀偏析。枝晶是用一次枝晶臂間距λ1和二次枝晶臂間距λ2來描述，并且二次枝晶臂間距與微觀偏析有著密切的關(guān)系。在凝固期間，傾向于二次枝晶臂間距增加，即所謂的：二次枝晶的重熔，在枝晶間枝晶根部溶解或聚合。二次枝晶臂間距λ2可以計(jì)算出滲透率K。滲透率的性質(zhì)與糊狀區(qū)枝晶間液體的粘性有關(guān)，與中心偏析的形成有很大關(guān)系。較高的滲透率易產(chǎn)生嚴(yán)重的中心偏析。
鋼中的溶質(zhì)元素微觀偏析對鋼材的機(jī)械性能有明顯的危害，但微觀偏析可以采用長時間的擴(kuò)散退火等方法來消除或減輕。凝固過程中影響微觀偏析的因素主要為：
?。?）冷卻速率（凝固時間）：樹枝晶間距是凝固時間和冷卻速度的函數(shù)，它們對樹枝晶間距有直接的影響。因此細(xì)化二次樹晶間距可以大大的減輕微觀偏析?？s短凝固時間或者是加快冷卻速率，不給溶質(zhì)有足夠的時間來析出，樹枝晶間距變小，因而減輕了鑄坯的樹枝偏析。
另外，二次枝晶間距越大，就越難用熱處理（擴(kuò)散退火）來消除樹枝晶偏析。在某一溫度下合金成分均勻化的時間是與二次枝晶間距的平方成比例的。因此，增加冷卻速率、細(xì)化樹枝晶是減少枝晶微觀偏析的有效方法。
?。?）溶質(zhì)元素的偏析傾向：一種元素的偏析傾向可以用該元素在固相和液相中最大濃度比值k來確定。k值越小，則先結(jié)晶和后結(jié)晶的固相中溶質(zhì)成分差別就越大，偏析也就越嚴(yán)重。事實(shí)上，鋼中溶質(zhì)元素的k值還決定于第三元素的存在。幾乎所有的合金元素都會在鋼中形成偏析。
?。?）溶質(zhì)元素在固相中擴(kuò)散的速率。碳在鋼中是強(qiáng)偏析元素，但是碳在鋼中的擴(kuò)散速度遠(yuǎn)高于其它合金元素，所以在鑄坯冷卻過程中能夠較均勻地分布。除了碳以外，其它元素，如硫、磷，在鋼中的擴(kuò)散速率相對較小，所以鑄坯微觀結(jié)構(gòu)中這些元素存在分布的不均勻性。這種不均勻性分布是必然的，通過合理的工藝參數(shù)，這種不均勻性在冷卻過程中會有所減輕，但無法完全消除。
——本文摘自文獻(xiàn)綜述
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