Ликвация, или сегрегация,—это неоднородность химического состава в различных зонах стального слитка (зональная ликвация, или сегрегация) или в объемах отдельных дендритов (дендритная ликвация, или сегрегация).
Ликвация возникает с первых моментов кристаллизации слитка, поскольку в первую очередь выпадают кристаллы, обедненные примесями. В процессе отвердевания металла расплав обогащается примесями. Так как начало кристаллизации определяется линией ликвидус, соответственно диаграмме состояния, а конец — линией солидус, то естественно, чем больше расходятся эти линии, тем больше разница в составе сплава, отвердевшего в начале и в конце процесса кристаллизации.
Степень ликвации, или химической неоднородности, оценивается соотношением
(%х – %хж) 100 / %хж
где %х — концентрация элемента в данной точке стального слитка;
%хж — концентрация того же элемента в исходной стали по пробе из ковша.
Если концентрация элемента в данной точке больше его концентрации в исходной стали, то ликвация положительная. Если соотношение обратное — ликвация отрицательная. В больших слитках обнаруживаются две зоны положительной ликвации — осевая и внеосевая и зона отрицательной ликвации.
Внеосевая, или А-образная, ликвация отчетливо выявляется на макроснимках протравленных продольных разрезов слитков темными полосами, в виде усов, сближающихся у прибыльной части. В поперечных разрезах усы выявляются замкнутыми полосами, параллельными кроме слитка (ликвационный квадрат). Образование усов связано с перемещением жидкой фазы, обогащенной примесями, под действием кристаллизации, когда твердеющий металл вытесняет загрязненный раствор кверху, а также тепловых и концентрационных потоков и отчасти выделения газов.
V-образная ликвация связана с перемещением более чистого и тяжелого металла из прибыльной части при компенсации усадки внутреннего объема. При этом перемещении более чистый металл как бы раздвигает загрязненный металл и увлекает его за собой.
Отрицательная ликвация располагается в зоне конуса осаждения, у основания слитка и на некоторой высоте над этой зоной. Конус осаждения образуется падающими на дно кристаллами, формирующимися из металлического раствора, под влиянием охлаждающего воздействия поддона.
Табл. 32 показывает изменение концентраций в наибольшей степени ликвирующих элементов — углерода, фосфора и серы — по сечению слитков разных размеров; очевидно, с увеличением слитка увеличивается ликвация.
Дендритная ликвация представляет неоднородность металла в объемё металла-кристалла, при исследовании под микроскопом выявляется как полосчатая структура. Эта неоднородность уменьшается или устраняется при длительном нагреве заготовки.
