在澆鑄中，鑄坯中心部位的碳、磷、硫、錳等元素含量高于鑄坯邊緣的現(xiàn)象稱(chēng)為中心偏析。中心偏析則會(huì)影響終極產(chǎn)品的質(zhì)量和加工性能，是一種典型的鑄坯內(nèi)部缺陷，需要分析其機(jī)理并加以控制。
1、產(chǎn)生機(jī)理
1）“小鋼錠”理論
在鑄坯的凝固過(guò)程中，由于鑄坯的傳熱和冷卻的不穩(wěn)定性，導(dǎo)致柱狀晶生長(zhǎng)的不穩(wěn)定性，生長(zhǎng)較快的柱狀晶在鑄坯中心相遇形成“搭橋”，并且在鑄坯中心呈斷續(xù)分布，液相穴內(nèi)的鋼液就被斷斷續(xù)續(xù)分布的“搭橋”分割開(kāi)，當(dāng)晶橋下面的鋼液凝固收縮時(shí)得不到上部鋼液的補(bǔ)充時(shí)，就形成疏松或縮孔，并伴有中心偏析。
2）鑄坯芯部空穴抽吸理論
鑄坯在凝固末期由于液相到固相的體積收縮會(huì)產(chǎn)生一定空穴，因此，凝固末端富集溶質(zhì)元素被吸入到空穴中，導(dǎo)致中心偏析；如果再凝固過(guò)程中發(fā)生鼓肚，在鑄坯中心也會(huì)產(chǎn)生空穴，同樣這些空穴具有抽吸作用，使富集溶質(zhì)元素的鋼液吸入鑄坯中心，形成中心偏析。
3）溶質(zhì)元素析出與富集理論
鑄坯向中心凝固過(guò)程中，由于選分結(jié)晶的作用，一些溶質(zhì)元素( 如碳、錳、硫等) 在凝固前沿平衡移動(dòng)，發(fā)生溶質(zhì)再分配。隨著凝固過(guò)程的進(jìn)行，越來(lái)越多的溶質(zhì)元素被推擠到鑄坯中心部位，最終形成中心偏析。
2、控制中心偏析的措施
1）低過(guò)熱度澆鑄
金屬凝固主要經(jīng)過(guò)結(jié)晶形核和晶體長(zhǎng)大兩個(gè)階段。其中，形核率和晶體生長(zhǎng)速度和液態(tài)金屬的過(guò)熱度、溫度梯度都有著密切的聯(lián)系：過(guò)熱度低，形核率高，越容易形成等軸晶，對(duì)減小中心偏析有利。
2）控制冷卻強(qiáng)度
對(duì)于二冷配水，采用弱冷卻強(qiáng)度，控制柱狀晶的生長(zhǎng)，會(huì)增加等軸晶比例，獲得良好鑄坯質(zhì)量；采用較強(qiáng)冷卻強(qiáng)度在溶質(zhì)元素還沒(méi)來(lái)得及析出就凝固。故此，采取合適的二冷強(qiáng)度可以減輕碳偏折程度。
3）拉速
在相同的澆鑄過(guò)熱度和電磁攪拌條件下，降低拉速也會(huì)使凝固散熱量減少，坯殼加厚，減少碳偏析程度加大。