После рафинирования и продувки аргоном вне печи химический состав стали становится однородным по всему ковшу. Однако после затвердевания химический состав непрерывнолитой заготовки меняется от центра к поверхности, и в некоторых случаях различия могут быть значительными. Такая неоднородность состава называется сегрегацией.
Сегрегацию можно разделить на два типа:
- Микросегрегация – это относится к различиям в составе ствола и ветвей дендритов. Масштаб сегрегации очень мал, обычно в пределах нескольких микрон.
- Макросегрегация – это включает в себя различия в составе в более крупном масштабе, обычно измеряемом в сантиметрах или даже метрах. Для исследования сегрегации можно взять продольный или поперечный образец из заготовки. Затем для проверки используются методы серной печати или кислотного травления, и картину сегрегации можно наблюдать невооруженным глазом.
Основные причины элементной сегрегации:
- Различия в растворимости между жидким и твердым состояниями: такие элементы, как сера (S), фосфор (P), кислород (O) и углерод (C), очень склонны к сегрегации.
- Скорость охлаждения: Более высокая скорость охлаждения приводит к снижению сегрегации.
- Диффузия в высокотемпературных твердых телах: Элементы, которые быстро диффундируют при высоких температурах, могут снижать сегрегацию. Например, углерод имеет коэффициент распределения (значение K) 0,13, что указывает на сильную сегрегацию. Однако во время высокотемпературного отжига атомы углерода имеют высокую скорость диффузии, что способствует гомогенизации.
- Течение в жидкой фазе перед затвердеванием: Интенсивное течение во время этой фазы может ухудшить макросегрегацию. Например, сильная осевая сегрегация в литой заготовке может привести к дефекту в виде выпуклости, известному как «выпуклость живота».
