Hoewel semi-continue gieten al bijna honderd jaar in de industrie wordt toegepast, zijn oppervlaktesegregatiezones (gemani-festeerd als segregatieknobbeltjes, koude scheuren en op het oppervlak rijke lagen) nog steeds een van de meest hardnekkige defecten die de productie van hoogwaardig aluminium teisteren.

De essentie van een oppervlaktesegregatietumor is het resultaat van eutectische verrijking met een laag smeltpunt die op het oppervlak van de ingot wordt "geperst". De vorming ervan is een complex proces van multi-factor koppeling:

En het gesmolten materiaal wordt snel afgekoeld in de kristalliseerder, waardoor de oppervlaktelaag snel stolt en een gestolde schil vormt. Door stollingkrimp ontstaat er een spleet tussen het oppervlak van de ingot en het werkende oppervlak van de kristalliseerder. De thermische geleidbaarheid van de luchtspleet is veel lager dan die van aluminium, wat resulteert in een plotselinge daling van de warmte-uitwisseling op die locatie.

De uitgaande warmteafvoer van de gestolde schil wordt geblokkeerd, terwijl de vloeibare fase van de interne vloeibare holte nog steeds warmte naar binnen geleidt via de reeds gestolde laag. Dit proces van "warmtewinst groter dan warmteverlies" veroorzaakt secundaire verwarming van de gestolde schil. Wanneer de secundaire verwarmingstemperatuur het smeltpunt van de laag smeltende samenstelling overschrijdt, ondergaat de gestolde schil lokale hersmelting.

Het geëxtrudeerde oppervlak van laag smeltend eutecticum bevat een grote hoeveelheid laag smeltend eutecticum (rijk aan Mg₂Si, Al₆Mn en andere tweede fasen) smelt. Langs de spleten tussen kristallen en dendrieten wordt de oxidefilm die tijdens de oorspronkelijke kristallisatie is gevormd, gebroken, in de spleten tussen de ingot en de kristalliseerder geperst en gecondenseerd tot segregatieknobbeltjes. Metallografisch onderzoek toont aan dat het segregatietumorgebied meestal een laag smeltend eutectisch verrijkingsgebied is, waar de grootte van de tweede fase enkele keren groter is dan die van het substraat, de verdeling ook dicht is en het volumedeel van de tweede fase enkele keren groter is. Soms kunnen primaire kristallen (zoals veerachtige of blokvormige Mg₂Si, of Al₆Mn met poriën tussen fasen) op de segregatietumorlocatie worden gevonden.

Segregatietumor in de oppervlaktesegregatiezone is een abnormaal weefsel dat vóór de deformatieverwerking moet worden verwijderd. Indien niet volledig verwijderd, zullen resterende segregatietumoren in het oppervlak of het inwendige van het gedeformeerde product worden meegenomen, wat de mechanische eigenschappen van de legering aanzienlijk zal verminderen en gemakkelijk scheurvorming en falen tijdens gebruik zal veroorzaken; Er is een grote spleet tussen de aluminiumlegeringsmatrix en de segregatietumor, die een bron van vermoeiingsscheuren wordt; Bevat een grote hoeveelheid laag smeltend eutecticum, de legering is gevoelig voor oververbranding en oppervlaktebellen tijdens warmtebehandeling. Dit betekent dat een ingot met segregatieknobbeltjes, indien de segregatielaag tijdens het walsen niet volledig wordt verwijderd, periodiek "zwarte lijnen" en "afbladdering" zal vertonen op het oppervlak van de daaropvolgende geëxtrudeerde profielen; Tijdens het walsen van plaatmetaal zullen walbellen ontstaan; In luchtvaart-gesmede onderdelen wordt het een fatale defect dat niet-destructief onderzoek faalt.

Op basis van meerdere studies omvatten de externe procesfactoren die de vorming van oppervlaktesegregatieknobbeltjes beïnvloeden voornamelijk:

• Kristallisatorstructuur: kristallizatortap, toestand van grafietbekleding, smeringsomstandigheden.
• Giettemperatuur: overmatige temperatuur verergert de verdieping van vloeibare holtes en hersmelting.
• Giet snelheid: te snelle snelheid maakt de gestolde schil dunner, wat gevoelig is voor hersmelting.
• Koelwaterintensiteit: onvoldoende koeling is de directe oorzaak van segregatieknobbeltjes.
• Niveauregeling: fluctuatie van het vloeistofniveau vernietigt de integriteit van de oxidefilm.
• Positie van de giettrechter: ongelijke vloeistofstroomverdeling leidt tot lokale koelverschillen.