Sebbene la colata semi-continua sia applicata nell'industria da quasi cento anni, le zone di segregazione superficiale (manifestate come noduli di segregazione, cricche a freddo e strati superficiali ricchi di soluti) sono ancora uno dei difetti più ostinati che affliggono la produzione di alluminio di alta gamma.

L'essenza del tumore di segregazione superficiale è il risultato dell'arricchimento eutettico a basso punto di fusione che viene "spremuto" sulla superficie del lingotto. La sua formazione è un processo complesso di accoppiamento multifattoriale:

E il materiale fuso viene rapidamente raffreddato nel cristallizzatore, causando la rapida solidificazione dello strato superficiale e la formazione di una buccia solidificata. A causa del ritiro da solidificazione, si forma uno spazio tra la superficie del lingotto e la superficie di lavoro del cristallizzatore. La conduttività termica dell'interstizio d'aria è molto inferiore a quella dell'alluminio, con conseguente brusco calo dello scambio termico in quella posizione.

La dissipazione del calore verso l'esterno della buccia solidificata è bloccata, mentre la fase liquida della cavità liquida interna continua a condurre calore verso l'interno attraverso lo strato già solidificato. Questo processo di "guadagno di calore maggiore della perdita di calore" provoca un riscaldamento secondario della buccia solidificata. Quando la temperatura di riscaldamento secondario supera il punto di fusione della composizione a basso punto di fusione, la buccia solidificata subisce una rifusione locale.

La superficie estrusa dell'eutettico a basso punto di fusione contiene una grande quantità di eutettico a basso punto di fusione (ricco di Mg₂Si, Al₆Mn e altre seconde fasi) fuso. Lungo gli interstizi tra i cristalli e i dendriti, la pellicola di ossido formatasi durante la cristallizzazione originale viene rotta, spremuta negli interstizi tra il lingotto e il cristallizzatore, e condensata in noduli di segregazione. L'esame metallografico mostra che l'area del tumore di segregazione è solitamente una zona di arricchimento eutettico a basso punto di fusione, dove la dimensione della seconda fase è diverse volte maggiore di quella del substrato, la distribuzione è anche densa e la frazione volumica della seconda fase è diverse volte maggiore. A volte, cristalli primari (come Mg₂Si a forma di piuma o a blocchi, o Al₆Mn con pori tra le fasi) possono essere trovati nel sito del tumore di segregazione.

Il tumore di segregazione nella zona di segregazione superficiale è un tessuto anomalo che deve essere rimosso prima della lavorazione per deformazione. Se non completamente rimosso, i tumori di segregazione residui verranno trasportati nella superficie o nell'interno del prodotto deformato, il che ridurrà notevolmente le proprietà meccaniche della lega e causerà facilmente fessurazioni e guasti durante l'uso; C'è un grande spazio tra la matrice della lega di alluminio e il tumore di segregazione, che diventa una fonte di cricche di fatica; Contenente una grande quantità di eutettico a basso punto di fusione, la lega è incline a surriscaldamento e bolle superficiali durante il trattamento termico. Ciò significa che un lingotto con noduli di segregazione, se lo strato di segregazione non viene completamente rimosso durante il processo di laminazione, mostrerà periodicamente "linee nere" e "spellatura" sulla superficie dei profili estrusi successivi; Durante la laminazione della lamiera, si formeranno bolle di laminazione; Nei forgiati aerospaziali, diventa un difetto fatale che fallisce i test non distruttivi.

Sulla base di molteplici studi, i fattori di processo esterni che influenzano la formazione di noduli di segregazione superficiale includono principalmente:

• Struttura del cristallizzatore: conicità del cristallizzatore, stato del rivestimento in grafite, condizioni di lubrificazione.
• Temperatura di colata: temperatura eccessiva esacerba l'approfondimento delle cavità liquide e la rifusione.
• Velocità di colata: velocità troppo elevata rende la buccia solidificata più sottile, il che è incline alla rifusione.
• Intensità dell'acqua di raffreddamento: raffreddamento insufficiente è la causa diretta dei noduli di segregazione.
• Controllo dell'altezza del livello del liquido: la fluttuazione del livello del liquido distrugge l'integrità della pellicola di ossido.
• Posizione dell'imbuto di colata: distribuzione non uniforme del flusso di liquido porta a differenze di raffreddamento locali.