液体金属在结晶过程中的化学成分不均匀称为偏析

焊缝中的偏析

  液体金属在结晶过程中所发生的化学成分不均匀的现象称为
偏析。凡在合金中溶解度小的元素，其偏析倾向大，一般是S、P、C
的偏析倾向最大，而Mo、Ni、Cr、W等偏析倾向依次减弱。合金成
分的偏析对焊缝金属的性能影响很大，如果偏析杂质能形成易熔
共晶或脆性相，则对焊接接头机械性能、抗热裂纹、抗气孔、抗腐蚀
等性能的影响就更大。焊缝金属的偏析主要有树枝状偏析和层状
偏析两种。

树枝状偏析
  前面讲过，熔池金属的结晶是在熔池周边半熔化晶粒表面上
联生出方向一致的一束树枝晶。由金属学可知，树枝晶的形成是
先有晶轴、后有晶枝，晶枝问的间隙是最后结晶填满的。先结晶的
晶轴部分最纯，后结晶部分富含杂质。由二F这种选择结晶所引起
化学成分的不均匀性，称为树枝状偏析。这种偏析是在一个晶粒
内发生的，所以树枝偏析又称显微偏析。由于晶轴、晶枝与晶枝问
的化!学成分不同，因此有可能用金相腐蚀的方法把焊缝金属树枝
晶显现出来。
  试验表明，偏析程度与结晶时的冷却速度有关。当冷却速度
很小时(如焊接时的预热加保温缓冷)，则各元素有充分时间扩散，
以达到化学成分均匀化，树枝状偏析程度就小。当冷却速度较大
时，则有的元素扩散了，有的还未来得及扩散，树枝状偏析程度就
最大。当冷却速度很大时(一般焊接情况下)，则合金元素来不及
扩散就弥散结晶了，到低温时扩散也较困难，所以树枝状偏析又减
弱。合金状态图中液相线与固相线的温度区间越大的合金，越易
造成树枝状偏析。碳能增加硫在钢中的偏析，锰却能减少硫的偏
析

产生层状偏析的原因是刚结晶的金属较纯(并因溶解度降低，
杂质还要由已结晶的金属向液体金属扩散)，杂质被排挤到结晶前
沿，在快速冷却中，这些杂质来不及向熔池液态金属深处扩散就已
凝固，所以形成周期性的含杂质多少不一的结晶层。

  随焊缝截面形状的不同，偏析出现的类型也不同。小截面的
焊缝易出现层状偏析，大截面的焊缝根部出现层状偏析，而中部和
上部则出现树枝状偏析。

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