偏析是铸坯凝固过程中的固有现象,其根本原因是由于溶质元素在液相中的溶解度大于固相导致溶质在凝固前沿的析出。枝晶生长过程中在凝固前沿析出的这些富集溶质可能滞留在枝晶间形成微观偏析,也可能因凝固收缩或铸坯几何变形等原因将这些富集溶质排挤到铸坯中心形成中心偏析或者滞留在等轴晶与树枝晶之间的补缩通道形成A、V型偏析。因此根据其产生的范围不同前人又将偏析分为三类:微观偏析、半宏观偏析和宏观偏析。
宏观偏析是指发生在晶粒尺寸范围以上并且可用肉眼观察到的元素偏析,它主要是由于液相密度差异或者凝固收缩导致的远大于枝晶臂间距范围内的液体宏观流动,液相密度的变化可以是由于温度的变化或者是液相浓度的变化引起。宏观偏析也受浸入式水口、电磁搅拌以及在凝固过程中热或者是机械鼓肚或变形的影响。微观偏析则是指发生在枝晶范围内(微米级)的成分变化。半宏观偏析的尺寸则介于两者之间,如点状偏析、网状偏析和细小的V型偏析等。微观偏析可以在随后的热处理中消除或减轻,但是宏观偏析和半宏观偏析则无法完全消除,偏析将会导致钢材局部的机械性能下降,特别是会引起韧性、塑性和抗腐蚀性能的下降,如厚板的层状撕裂,管线钢的氢致裂纹等。
前人多从建立凝固过程微观偏析模型着手对凝固过程中的偏析行为进行研究,随着认识的不断深入,模型得到逐步完善。现在的微观偏析模型充分考虑了各种复杂情况和不同假设前提条件来预测凝固过程中不同溶质元素的偏析程度,以求从根本上找出钢液凝固偏析的形成机理和揭示宏观偏析形成内部因素。另一方面,随着科技的进步,我们亦可借助电子探针等手段检测枝晶间微观偏析,并对微观偏析模型的准确性进行验证。目前人们对微观偏析的认识已经很深入,不仅能够考虑固、液相中均有限扩散情况,而且还能够考虑凝固过程中相变和夹杂物析出对溶质元素分布的影响。
——本文摘自论文文献综述