Сплавы, применяемые в технике, в отличие от идеальных-неоднородны и несовершенны как по составу, так и по своему строению: макро-, микро- и тонкой структуре. Величина, характер и степень равномерности в распределении этих несовершенств и определяет свойства реальных металлов и сплавов, их поведение в процессах обработки, их прочность и работоспособность в конкретных условиях службы деталей. Схематично неоднородность состава и несовершенства строения кристаллов и кристаллитов можно разделить на два вида: биографические и обработки.
Биографические несовершенства. Биографические несовершенства прежде всего связаны с исходным составом сплава и условиями его кристаллизации. Наиболее ярким примером такого несовершенства в реальных сплавах, и в частности в сталях, является зональная и особенно дендритная ликвация, под которой понимается химическая неоднородность сплава в пределах одного кристалла (кристаллита). Дендритная неоднородность стали определяется ее составом, характером условий кристаллизации, весом слитка и условиями разливки. Как правило, чем шире температурный интервал кристаллизации, а точнее — чем больше разность равновесных концентраций, сосуществующих в процессе кристаллизации жидкой и твердой фаз, тем больше степень внутридендритной неоднородности — ликвации. По склонности к развитию дендритной неоднородности и исходя из вида соответствующих диаграмм состояния И. Н. Голиков располагает элементы в следующий нисходящий ряд: Р, S, В, С, W, As, V, Ti, Mo, Си, Al, Nb, Si, Cr, Mn, Co, Ni
В приведенный ряд не вошли, однако, такие элементы, как, например, водород, свинец, висмут и сурьма, исчезающе малые и трудноопределяемые количества которых, как показали исследования автора, а также других исследователей [118, 147], значительно влияют на формирование и отчетливость проявления дендритной неоднородности. Большинство элементов в стали, включая углерод, ликвируют от оси дендрита к междуосным пространствам, в обратном направлении ликвируют только элементы, повышающие температуру плавления сплава (например, вольфрам). Применительно к типовому слитку весом 2—3 т степень дендритной ликвации И. Н. Голиков оценивает следующими значениями (%):

Совместная ликвация элементов-примесей может и усиливать и ослаблять степень дендритной химической неоднородности легированных сталей. Так, например, фосфор не только сам сильно ликвирует, но и усиливает ликвацию других элементов, приводя иногда даже к- перераспределению их в микрообъемах. Еще А. Л. Бабошиным было показано, что фосфор при определенных содержаниях в стали, располагаясь в междендритных пространствах кристаллов, выталкивает углерод из этих участков в оси дендритов. Церий и другие элементы группы лантанидов, связывая серу еще в жидкой фазе, в предкристаллизационный и кристаллизационный периоды в тугоплавкие сульфиды, изменяет их расположение в дендритах, выстраивая их в осях (фиг. 1). При дальнейшем увеличении количества вводимых в жидкую сталь добавок редкоземельных металлов (св. 0,3%) дендритный рисунок кристаллизации становится все менее отчетливым и при введении 0,5—0,6% ферроцерия полностью исчезает (фиг. 1, г).

Фиг.1-Влияние легирования редкоземельными элементами на дендритную кристаллизацию

Приведенные выше численные значения степени дендритной неоднородности довольно условны и, как правило, занижены. С повышением локальности исследуемых областей (с совершенствованием методики) и точности анализа выявляемая степень неоднородности резко возрастает.