凝固と鋳造組織
鋳物や鋳塊の偏析には、デンドライトの枝の間の寸法で起こるミクロ偏析と、鋳塊の全体の寸法で起こるマクロ偏析がある。両者の違いとして正しいものはどれか。
- Aどちらも固相内の拡散が遅いことだけで生じ、均質化焼なましで同じように取り除けるが、マクロ偏析のほうが短時間で消える
- Bミクロ偏析は液相の流れや結晶の沈降で生じるので熱処理で消えず、マクロ偏析は固相内の拡散が遅いことで生じて均質化焼なましで消える
- Cミクロ偏析は濃度のむらの距離が短いので均質化焼なましで減らせるが、マクロ偏析は液相の流れなどで溶質が長い距離を運ばれたもので、熱処理ではほとんど消えない
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正解：C. ミクロ偏析は濃度のむらの距離が短いので均質化焼なましで減らせるが、マクロ偏析は液相の流れなどで溶質が長い距離を運ばれたもので、熱処理ではほとんど消えない
ミクロ偏析は、k < 1 の溶質がデンドライトの芯で薄く樹間で濃くなる濃度のむらで、その寸法はアーム間隔の数十µm程度です。拡散距離 √(Dt) がその半分程度になれば濃度がならされるので、高温で保持する均質化焼なましで減らせます。マクロ偏析は、凝固収縮による樹間の液の吸い込み、密度差による対流、結晶の沈降などで、濃くなった液相が数cm〜数mの距離を動いてできます。連続鋳造の鋳片の中心偏析が代表例で、拡散で戻すには距離が大きすぎるので、凝固末期の軽圧下や電磁攪拌など、凝固のうちに対策します。原因と熱処理での除きやすさを入れ替えたり、両者を同じ仕組みとしたりする選択肢は誤りです。