负偏析

铸造学术语

与合金内溶质的平均浓度相比，其浓度为低的偏析。负偏析带在连铸坯断面的硫印和酸浸低倍试片上呈白色线条，其厚度一般在5～10mm。白亮带出现位置与连铸电磁搅拌开始时铸坯的凝固前沿相对应，即与电磁搅拌器安放位置有关。

原理

在连铸过程中广泛采用电磁搅拌来改善连铸钢坯的中心疏松和中心偏析等缺陷，并取得了良好的效果。但电磁搅拌后经常在连铸钢坯上产生白亮带，该白亮带位于连铸钢坯的横断面上，经酸浸后呈现出一个颜色较浅的亮框。在白亮带区域，平衡分配系数小于1的溶质(碳、硫等)含量较低，即发生了这些溶质的负偏析。由于碳含量低，使白亮带区域比较耐腐蚀，因此酸浸后它的颜色较浅，从而呈现为白色亮带。负偏析的程度随电磁搅拌强度的提高而增大。白亮带的外边界对应于钢坯进入搅拌区时的凝固前沿；而它的内边界不一定对应于钢坯离开搅拌区时的凝固前沿。在白亮带的内边界处(白亮带结束处)，平衡分配系数小于1的溶质含量较高，即发生这些溶质的正偏析，其偏析程度较负偏析弱，钢坯经热加工后白亮带仍不能被消除，因此用户常认为它可能对性能不利。

原因分析

正在凝固的铸坯进入电磁搅拌线圈后，铸坯芯部未凝固的钢水因搅拌而产生流动，使原来富集溶质的枝晶间钢水的溶质含量降低，这样，枝晶间的钢水凝固后所得到的固体的溶质浓度也降低，从而形成了宏观的负偏析，即白亮带。因此白亮带的起始位置(外边界)位于进入搅拌线圈时钢坯的凝固前沿。由于枝晶盘根错节，枝晶间钢水的溶质浓度虽然下降了，但仍高于钢水母体的溶质浓度。因电磁搅拌造成钢水流动，经过一段时间的搅拌后凝固方向上的温度梯度变小，即枝晶间未凝固钢水的温度与凝固前沿处钢水温度接近。此时，凝固前沿处钢水的溶质浓度与钢水母体的溶质浓度一致，即凝固前沿处钢水的溶质浓度低于枝晶间钢水的溶质浓度，这使得凝固前沿处的钢水比枝晶间的钢水具有更大的过冷度。因此凝固前沿处的钢水先结晶，枝晶间的钢水后结晶。具体过程为：凝固前沿处的钢水在一次枝晶的顶部凝固，并沿着凝固前沿形成一个薄壳，同时向枝晶间的钢水和钢坯芯部排出热量和溶质。随后，枝晶间的钢水凝固。由于薄壳的存在，枝晶间的钢水凝固时既不能排出溶质，也不能从别处得到钢水来补缩，从而在白亮带结束处(白亮带的内边界上)形成正偏析和疏松。也就是在上述过程中形成了先发生负偏析紧接着发生正偏析的白亮带。同样是枝晶间的钢水，在薄壳形成之前的结晶发生宏观负偏析，而在薄壳形成之后的结晶却发生宏观正偏析。这是因为在薄壳形成之前，枝晶间的钢水可剀排出溶质结晶，凝固时产生的体积收缩还可从凝固前沿吸入溶质含量较少的钢水，所以濒：固后溶质含量低；溥壳形成之后，枝晶间的钢水既不能排出溶质结晶，也无法从凝固前沿吸入溶质含量低的钢水，薄壳形成时还向枝晶间的钢水排出一些溶质，所以凝固后溶质含量高，造成正偏析。

控制原则

在连铸生产中，电磁搅拌强度的控制原则是：最低搅拌强度，使铸坯上产生轻微白亮带；最高搅拌强度，白亮带及其附近区域化学成分的偏析在钢种要求的范围之内。合适的搅拌强度介于最高强度和最低强度之间。

为了消除白亮带，除了从搅拌器设计方面人手，来改善钢液流动状况，避免局部钢液流速过大外，主要是通过控制搅拌功率以及搅拌方式，如非对称线性搅拌、多段组合搅拌、静磁场通电法等以限制其发展。现在，关于白亮带的形成机理及减轻白亮带的有效措施仍有待进行更深入的研究和探讨。

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