鋼在結(jié)晶時(shí)，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(shí)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(huì)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(duì)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(shí)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(shí)間）：樹枝晶間距是凝固時(shí)間和冷卻速度的函數(shù)，它們對(duì)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(shí)間或者是加快冷卻速率，不給溶質(zhì)有足夠的時(shí)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(shí)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(huì)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(duì)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(huì)有所減輕，但無法完全消除。
——本文摘自文獻(xiàn)綜述
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