成分偏析.ppt

晶粒相对生长，在对 合处彼此相遇。晶粒结 晶时所排出的溶质（k0 ＜1）和其他杂质元素在 固-液界面前沿富积，在 最后凝固的晶界对合部 位将含有较多的溶质和 其他低熔点物质，造成 晶界偏析。
微观偏析的影响因素与消除措施
偏析程度
的影响因 素
合金液、固相线间隔 （宽） 偏析元素的扩散能力 （弱） 冷却条件 （快）
一、微观偏析 二、宏观偏析 三、焊接熔合区的化学成分不
均匀
一、微观偏析
微观偏析是指微小范围（约一个晶粒范围）
内的化学成分不均匀现象，按位置不同可分为：
晶内偏析（枝晶偏析） 晶界偏析 微观偏析的影响因素与消除措施
1、晶内偏析
晶内偏析是在一个晶粒内出现的成分不均匀现
象，常产生于具有结晶温度范围、能够形成固溶 体的合金中。 固溶体合金按树枝晶方式生长时，先结晶的枝 干与后结晶的分枝也存在着成分差异，又称为枝 晶偏析。
宏观偏析是指宏观尺寸上的偏析，包 括： 正常偏析 逆偏析 V形偏析和逆V形偏析 带状偏析与层状偏析
偏正析常使偏铸析随件着性溶图能质11不-偏3 均析单匀系向凝数，固|1也时-k铸难0|的棒以内增通溶大质过而的热增分大布处。理但消对除于，偏但析 可系偏以a数析－利较反平用衡大而凝溶的减固合轻质金。的b，－正液当常相溶只偏质有析含扩量现散较象c高－对时液金，相属完合全进金混倾行合向提于d纯－体液精积相炼凝部。分固混，合
微观偏析是一种不平衡状态，在热力学上是
•不稳微定观的偏。析可通程过度扩一散般退用火偏或析均系匀化数退|1火－来k0消| 来除，衡即量将。合|1金－加k热0|值到越低于大固，相固线相1和00～液2相00的℃浓的
度温度差，越进大行，长晶时内间偏保析温，越使严偏重析。元素进行充分
扩散，以达到均匀化。
•表11-1 不同元素在铁中的偏析系数
焊接熔池凝固时，随着柱状晶体的长大和固液界面的推进，会将溶质或杂质赶向焊缝中心。 当焊接速度较大时，成长的柱状晶会在焊缝中心 相遇，在中心形成正偏析。在拉伸应力作用下， 焊缝极易产生纵向裂纹。
电弧位置
图11-6 快速焊时焊缝的区域偏析
Al-4.7Cu 合金铸件的逆偏析
逆偏析的成因在于结晶温度范围宽的固溶体合金，在 缓慢凝固时易形成粗大的树枝晶，枝晶相互交错，枝晶 间富集着低熔点相，当铸件产生体收缩时，低熔点相将 沿着树枝晶间向外移动。
元 素 P S B C V Ti Mo Mn Ni Si Cr
0.01
元素质 0.01 量~
分数/% 0.03
~
0. 0
0.00 2
~ 0.10
0.3~ 1. 0
0.5~ 4. 0
0.2~ 1. 2
1.0~ 4. 0
1.0~ 2. 5
1.0~ 4. 5
1.0~ 3. 0
1.0~ 8. 0
4
偏析系
二、宏观偏析
带状偏析常出现在铸锭或厚壁铸件中，有时是连 续的，有时则是间断的，偏析的带状总是和液-固 界面相平行。
带状偏析的形成是由于固-液界面前沿液相中存在 溶质富集层且晶体生长速层度状发偏析生变化的缘故。
焊缝凝固中的层状偏析与带状偏析机理相同。
a）
b）
图11-7 焊缝的层状偏析
a) 焊条电弧焊 b) 电子束焊
2、晶界偏析
在合金凝固过程中，溶质元素和非金属 夹杂物常富集于晶界，使晶界与晶内的化
学成分出现差异，这种成分不均匀现象称为 晶界偏析。 晶界偏析比晶内偏析的危害更大，既能降 低合金的塑性与高温性能，又增加热裂纹倾 向。
晶粒并排生长，晶 界平行于晶体生长 方向，晶界与液相 的接触处存在凹槽， 溶质原子在此处富 集，凝固后就形成 了晶界偏析。
增碳层 脱碳层
wC %
焊缝金属 x1
x2
母材金属
－x 实际熔合线
x
异种钢接头焊材一般采用高韧性的奥氏体焊材，由于焊缝富含碳化物形成
元素，故碳图在其11内-1的0 活异度远种低钢于接碳头钢熔母材合，区在中焊碳后的加热分过布程示中意，图固溶在碳钢
HAZ中的碳易向焊缝中扩散，在熔合线两侧分别形成增碳Βιβλιοθήκη Baidu和脱碳区。
什么叫偏析？
合金在凝固过程中 发生的化学成分不均 匀现象称为偏析
为什么会出现偏析？ 偏析对合金的力学性能、
偏析的利弊？
偏析的分类
抗裂偏性析能主及要耐是腐蚀由性于能合等金有
程度不同的损害。偏析也有
在凝固过程中溶质再分
有益的一面，如利用偏析现
象配可和以扩净散化或不提充纯分金引属起等的。 .
三、焊接熔合区的化学成分不均匀
硫
熔合线
的
浓
度
母材
焊缝
wS / %
熔 熔合合区区是的母化材学与熔成池分的不界均面匀， 程Tm度温与度下焊由接于规S、范P有等关杂质,大元的素焊在接固相
中的平衡含量远低于图液1相1-，9 造熔成合近区界中面硫部的位分母布材中的 S、P 向焊缝中
转 线移能，量在注会界：使面上不前面沿数均的字匀液E程=相11度中.7加6形k成J剧/c杂m(见质图元下素中面富数三集字组层E数=，2据随3.9后中4k快J的/速cm下凝行固)。
由当于铸密锭度中的央差部异分，在 先凝凝固固下部沉分时结，晶侧沉面 淀向，斜在下铸方锭产的生下拉半应 部力形，成在低其于上平部均形成 分逆的V形负裂偏缝析，区并，被上 部富则含形溶成质高的于液平相均所 成填分充的，正最偏终析形区成。逆 V形偏析带。
收缩孔 正偏析 逆V偏析 V偏析
负偏析
图11-5 铸锭产生V形和逆V形 偏析部位示意图