金属断裂失效分析实验中心，弯曲疲劳测试方法

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偏析


金属在冷凝过程中，由于某些因素的影响而形成的化学成分不均匀现象称为偏析。偏析分为晶内偏析、晶间偏析、区域偏析、比重偏析。


由于扩散不足，在凝固后的金属中，便存在晶体范围内的成分不均匀现象，即晶内偏析。基于同一原因，在固溶体金属中，后凝固的晶体与先凝固的晶体成分也会不同，即晶间偏析。碳化物偏析是一种晶间偏析。


在浇注铸键(或铸件)时，由于通过铸型壁强烈的定向散热，在进行着凝固的合金内便形成一个较大的温差。结果就必然导致外层区域富集高熔点组元，而心部则富集低熔点组元，也富集着凝固时析出的非金属杂质和气体等。这种偏析称为区域偏析。


在金属冷凝过程中，如果析出的晶体与余下的溶液两者密度不这些晶体便倾向于在溶液中下沉或上浮，所形成的化学成分不均匀现象，称为比重偏析。晶体与余下的溶液之间的密度差越大，比重偏析越大。这种密度差取决于金属组元的密度差，以及晶体与溶液之间的成分差。如果冷却越缓慢，随着温度降低初生晶体数量的增加越缓慢，则晶体在溶液中能自由浮沉的温度范围越大，比重偏析也越强烈。


气泡


金属在熔融状态时能溶解大量的气体，在冷凝过程中因溶解度随温度的降低而急剧减小，致使气体从液态金属中释放出来。若此时金属已完全凝固，则剩下的气体不易逸出，有一部分就包容在还处于塑性状态的金属中，于是形成气孔，则称其为气泡。


气泡的有害影响表现如下：（1）气泡减少金属铸件的有效截面，由于其缺口效应，大大降低了材料的强度；（2）当铸锭表面存在着气泡时，在热锻加热时可能被氧化，在随后的锻压过程中不能焊合而形成细纹或裂缝；（3）在沸腾钢及某些合金中，由于气泡的存在还可能产生偏析导致裂缝。