Page 83 - 国外钢铁技术信息参考-2023年1月
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C ～C / 之间。例如，分配系数为 0.85、Mn 初始浓度为 4%的钢中，液相 Mn
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的浓度范围为 4%～4.7%。因此，仅通过第一项所示凝固收缩无法从本质上改善 ᇏݓࣁඋ࿐߶
宏观偏析程度（与合金成分的偏差）。所以，宏观偏析这一铸造缺陷的主导因素
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是右侧第二项中的液相流动。
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公式（13）右侧第二项由液相流速矢量和温度梯度的标量积v grad 组成。
当液相由低温侧流向高温侧时，微小区域 d 的平均浓度 C 增大，容易产生正偏
析。相反，当液相由高温侧流向低温侧时，平均浓度 C 减小，容易产生负偏析。
也就是说，在固相移动可以忽略不计且固液共存区内液相溶质的浓度取决于固液 ᇏݓࣁඋ࿐߶
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平衡关系的情况下（前提条件） ，正偏析表现为液相从低温侧流向高温侧，负
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偏析则与之相反。另外，虽然正偏析和负偏析的产生似乎是流向相反的对称现象，
但实际上并非如此，后文将对此予以说明。“固液共存区中液相流动导致宏观偏
析”这一描述过于简单，无法确切表明宏观偏析的成因。研究宏观偏析要同时考
虑流动和温度场等基本要素。
注释说明：
*例如，图 2 所示各向同性/等轴凝固的情况下不会产生宏观偏析。另外，当
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枝晶以冷却的结晶器为起点向同一方向生长时，前方固液共存区中的液相会流入
结晶器附近的初始凝固区导致正偏析。另外，即使凝固方向一致，稳定生长情况
下也不会产生宏观偏析。
†严格的说，冷却速度或者等温面移动速度也属于参考条件，但本文中由于
冷却速度足够慢，因而，通过“从低温侧向高温侧流动”来表示。
2.4 固液共存区的流动 ᇏݓࣁඋ࿐߶
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图 4 所示为枝晶臂间的流动示意图。在枝晶发达的固液共存区，枝晶表面（固
体壁）会形成粘性阻力。通常，将固液共存区的流动称为达西流动。达西流动中，
流速u （准确的说是空塔速度U -1 f ） u ）与压力 P 的梯度成正比，如公式（14）
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所示。
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