各种液态合金弯头铸造成型时,要获得化学成分均匀的铸件是极为困难的。铸件(尤其是厚壁铸件)凝固后,截面上不同部位,以至晶粒内部产生化学成分不均匀的现象,称为偏析。偏析之所以发生,主要是由于合金在结晶过程中溶质再分配的结果。晶体在成长过程中,由于结晶速度大于溶质扩散速度,使得初次析出的固相与液相的浓度不同,先析出的晶体与后析出的晶体的化学成分也不同,甚至同一个晶粒内先结晶出来的部分和后结晶出来的部分也有差异,这样便形成了合金弯头各部分化学成分的不均匀性。偏析大体分为两大类:微观偏析和宏观偏析。
微观偏析指微小范围内的化学成分不均匀现象,一般在一个晶粒尺寸范圈左右,包括晶内偏析(枝晶偏析)和晶界偏析。宏观偏析也称为区域偏析。其成分不均匀现象表现在较大尺寸范围,主要包括正偏析和逆偏析。对于某一种合金弯头而言,产生的偏析往往有一种主要形式,但有时由于铸造条件的影响,几种偏析也可能同时存在。
晶内偏析产生于具有结晶温度范围能形成固溶体的合金中。当固溶体无扩散结晶时,晶体的中心成分和表面(边缘)成分差别***,而固溶体有扩散结晶晶体中心成分和表面(边缘)成分的差别随冷却速度的缓慢而逐渐缩小。当困溶体中的溶质在结晶过程中能充分扩散时,晶体的中心成分和表面(边缘)无区别,这时已达平衡结晶条件。