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金属材料基礎講座-22

マクロ偏析

 マクロ偏析はミクロ偏析と金属の凝固組織を合わせたような形になります。合金の凝固において、初めに凝固した方が合金濃度が薄いです。そして金属の凝固では、凝固は冷却速度の速い鋳型部分からはじまり、冷却速度が遅い中心部に向けて進行します。そのため、先に凝固する鋳型付近は濃度が薄く、中心に進むにつれて濃度が高くなる傾向があるのです。その様子を図1に示します。このときの組織をよく樹枝状晶とかデンドライトと言ったりします。材料によっては表面から中心に向かって直線的に濃度が変わることもあれば、表面が薄く、中間は一定で中心に濃度が濃い部分が集まることもあります。そして、合金元素だけでなく、いわゆる不純物介在物なども、材料中に一定量いますが、合金元素と同様に最終凝固部分に集まる傾向があります。

 機械的性質を改善するために、均質化処理などの熱処理や鍛造などで均一で微細な組織にします。しかし、偏析が大きい場合、そこだけ取り除く必要がでてくることもあります。また、液相線と固相線の温度範囲が広いと、凝固が進むラインが複雑になるため、小さい欠陥・空孔のミクロポロシティが生成しやすくなります。