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宏观偏析

金属铸锭（铸件）中各宏观区域化学成分不均匀的现象

宏观偏析（macrosegregation）亦称为“区域偏析”，指金属铸锭（铸件）中各宏观区域化学成分不均匀的现象。包括正常偏析、反常偏析和比重偏析。宏观偏析造成铸锭（铸件）组织和性能的不均匀性。它和材料本性、浇铸条件、冷却条件等许多因素有关，虽然无法绝对避免，但应当控制在一定范围之内。

机理
大范围出现的偏析称为宏观偏析。宏观偏析大都由于凝固过程液相或固相的物理运动所致。小区域范围内的扩散可能会导致严重的微观偏析。凝固初期浮选或沉淀过程（如凝固初期夹杂的上浮或精细颗粒的沉淀）均可能导致物理位移。然而，大多数宏观偏析产生原因却是液-固相晶枝间的流动。而凝固收缩、重力诱发的对流以及固体运动（例如鼓肚）确是产生上述流动的原因。
如图1所示为凝固过程固-液区域体积元的示意图。此微元也可能代表固-液界面附近的液相流动。因为两相区液体成分随空间不同而有所不同，与液相线平行的任意晶枝流动均可能影响微元的成分。此时溶解物守恒需要用到修正的Scheil方程：
式中β为凝固收缩量，ε为温度变化率。上式的物理重要性可由以下模型体现：等温线沿x轴以速度R移动。表达式为：
vx为垂直与等温线的等温线移动速度。当vx和β均为0时，等价于Scheil方程。当下式成立时式,上亦等价于Sheil方程：
上述流动正好填充凝固收缩，稳态凝固时无宏观偏析现象。流动速度太大（随温度梯度下降过程）可能产生负偏析；太小或反向流动则产生正偏析。
减少的措施
1. 保证合金成分，使凝固过程中液体密度差别最小。
2. 适当的铸件或铸锭高度。
3. 采用加入孕育剂、振动、搅拌等细化晶粒的措施，减少枝晶间液体金属流动。
4. 加大冷却速度，缩短固液相区的凝固时间。
宏观偏析，又称区域偏析，形成原因：铸件过厚、浇注温度过高、凝固时冷却速度过慢，易使凝固温度范围宽的合金产生区域偏析。合金吸气较严重时，会加重区域偏析；补救措施：偏析使铸件的力学性能降低，易导致热裂和冷裂，降低铸件的耐蚀性，严重时会导致铸件因性能不合格或断裂而报废或失效。宏观偏析不可通过均匀化退火或变形加工完全消除。
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