影響鑄鐵微觀偏析的因素

1．合金因素不同的合金元素在鑄鐵中具有不同的偏析行為，這是由于各元素的下列屬性決定的：

(1)相圖形狀：溶質元素(x)影響鑄鐵Fe-C-x相圖形狀，當相圖中固-液相線水平距離增大時，溶質在奧氏體枝晶心部與邊緣的濃度差值增大，偏析加重。

(2)元素與碳的作用：鑄鐵中的石墨化元素(Si、Cu、Ni等)能提高C的活度，促使C從奧氏體中排出，自身卻富集于奧氏體晶內，顯示反偏析行為。而碳化物形成元素(Mn、Cr、V、Mo…等)降低碳的熱力學活度，容易與被排斥出奧氏體的C結合，富集在最后凝固區域，具有正偏析特點。

(3)元素的固相擴散系數：擴散系數對偏析程度有重要影響。大多數溶質元素(除C、N、O外)在固相中的擴散系數都很小，擴散速度遠低于凝固界面向前推進速度，很難達到成分平衡。元素在固相中的擴散系數越小，偏析則越大。與固相擴散系數相比，液相擴散系數對微觀偏析的影響較小。

(4)元素相互作用：元素之間的相互作用可改變偏析傾向。如果第三組元使某元素的溶質平衡分配系數K₀變小(在K₀<1時)，則會加大該元素的偏析。

2．工藝因素

(1)冷卻速度：根據一般合金的凝固規律，隨冷卻速度增大，晶內偏析程度加劇，因為熔液在較低溫度下凝固，元素的擴散變得更加困難。然而當冷卻速度達到快速凝固(10³～10⁹K/s)的速度時，偏析傾向卻大為減小，甚至不出現偏析。因為此時，枝晶端部的溫度快速降到固相線，固液界面以平界面生長代替枝晶生長，固相內的成分成為均一。但是，對于鑄件，冷卻速度的影響規律不同，冷卻速度大的薄壁鑄件偏析程度輕；冷卻慢的鑄鐵(尤其是球墨鑄鐵)，晶界偏析嚴重。在厚大截面的鑄鐵件中，奧氏體晶界特別是共晶團晶界出現晶問碳化物的趨勢明顯，這是由于正偏析元素有充足時間被排斥于最后凝固的液體并與那里的碳相結合的結果。例如Ti在灰鑄鐵中容易形成鈦的碳化物、氮化物及鈦氮碳化物，在金屬型鑄造快速冷卻條件下，發現TiC主要分布在珠光體，TiN分布在鐵素體基體內。而慢冷的鑄件，Ti的化合物則多以顆粒狀偏析于晶界。

(2)凝固過程液相流動：短程的液相對流可改善溶質混合狀態，使固一液界面附近的擴散邊界層減薄，利于析出均一的固相，從而減小偏析。

(3)組織因素：奧氏體枝晶(或共晶團晶粒)的粗細影響偏析程度，極細的晶粒易使溶質元素K_a值向1逼近，減輕偏析程度。