Ликвация – это неоднородность отливки по составу.
В литых сплавах можно наблюдать кристаллы разного состава. В некоторых сплавах во время кристаллизации может возникнуть ликвация либо в микромасштабе (дендритная ликвация), либо в боль¬шем масштабе, таком как масштаб отливки или слитка (макроликвация). 

Раньше на сайте уже была помещена статья о дендритах. Было сказано, что дендрит – это структура кристаллизации металла из расплава. Ну, а если вспомнить сведения из теории кристаллизации, то окажется, что 1-й и n-й кристаллы, кристаллизующиеся из жидкой фазы, могут иметь разный состав. Поэтому: дендритная ликвация является дефектом металла, возникающим при кристаллизации за счет разницы в составе кристаллов одной и той же фазы, кристаллизующихся в разные моменты времени.Процесс ликвации определяется как природой самого сплава, так и условиями кристаллизации. Дендритную ликвацию можно определить металлографически. Если различные участки структуры имеют разный состав, то при травлении они окрашиваются по-разному, что может быть видно при микроанализе.
Пример показан на рис.1 для сплава Al-5%Si, отлитого в «землю». Как и всякий силумин, этот сплав имеет дендритное строение. «Веточки» дендритов показаны на рис.1,а на изломе, при съемке в стереомикроскопе. Но это еще не ликвация. Дендриты, которые видны на рис.1,а, могут иметь и одинаковый химический состав. По стереоизобажению ничего сказать нельзя. А вот при микроанализе некоторые из «веточек» выделяются (рис.1,б , показано стрелками). Значит, они имеют другой состав. 

а	б

Рисунок 1. Дендритная структура на изломе образца силумина Al-5%Si, стереомикроскоп (а) и дендритная ликвация в том же силумине, шлиф, оптический микроскоп (б); литье в землю.

Если диффузия растворенного вещества в твердом теле затруднена (рис. 2, а), то зародыши с содержанием растворен¬ного вещества Х_а растут путем прибавления концентрических слоев, которые все более обогащаются растворенным веществом на поверхности раздела (рис. 2, б). При температуре Т жидкость находится в равновесии с твердым телом S. Таким образом, концентрация внутри твердого тела меняется от Х₀ до X, а ее среднее значение равно X'.

Рисунок 2. Схема кристаллизации при затрудненной диффузии (Шредер А., Розе А. Металлография железа. ).

Такой вариант кристаллизации показан для сплава Al-Cu. На рис.3 показана структура этого сплава в литом состоянии, без какой-либо термической обработки. Белые участки – это участки дендритов, закристаллизовавшиеся первыми. В них можно различить дендритные оси 2-х порядков, состав их, конечно, может несколько отличаться, но по микроструктуре этого не видно. Кроме центральной белой можно выделить еще 2-3 зоны внутри каждого зерна по цвету. На увеличенной фотографии видно несколько лучше (рис.3,б). Кристаллизация шла вокруг первичного дендрита слоями. Всего визуально можно выделить 3 зоны (номера на рис. 3,б), плюс в границах (междендритное пространство) есть еще что-то.

а	б

Рисунок 3. Дендритная ликвация в сплаве Al-4%Cu.

Если диффузия растворенного вещества в твердом теле пол¬ная, то затвердевание сплава протекает по законам бинарных диаграмм состояния (рис.4.). Первые зародыши с содержанием раство¬ренного вещества Х₀ показаны схематически на рис. 4, б. Во время роста из них образуются кристаллы, обогащенные раство¬ренным веществом. Так как растворенное вещество быстро диффундирует по всему твердому телу, кристаллы всегда химически однородны и содержание в них растворенного вещества дается кривой солидуса S. При этом структура сплава более однородна и дендритной ликвации не видно (рис.5).

Рисунок 4. Схема кристаллизации при полной диффузии.

Рисунок 5. Структура силумина Al-5%Si; литье в кокиль

Микроликвация в стали 40ХН2МА показана на рис. 6. После литья сталь охлаждали достаточно быстро. В результате сформировались дендриты со структурой видманштетта (рис.6,а). В междендритных пространствах сконцентрировались примеси, в данном случае сульфиды (рис.6,б).

а	б

Рисунок 6. Ликвация в стали 40ХН2МА.

Чем плоха такая структура? После деформации, как правило, формируются волокна, вытянутые вдоль направления деформации (рис. 7,а). Этот дефект носит название полосчатость. Полосы разного цвета – это полосы разного состава. В процессе деформации между ними могут формироваться трещины (рис. 7,б).

а	б

Рисунок 7. Структура стали 40ХН2МА после осадки (а) и трещины, сформировавшиеся в процессе деформации.

Как бороться с ликвацией? Можно при помощи гомогенизирующего отжига. Ниже показана структура сплава после гомогенизации, закалки и старения. Ликвацию можно снизить (рис.8,а), а можно и практически убрать (рис.8,б). В последнем случае зерна сплава имеют несколько разный цвет. Это уже не ликвация. Зерна по-разному ориентированы в пространстве, и, следовательно, окрашиваются травящим реактивом по-разному. Выделения по телу зерна – упрочняющая фаза состава CuAl₂.

а	б

Рисунок 8. Структура сплава Al-4%Cu после закалки по различным режимам и старения.