Yarı sürekli döküm endüstride yaklaşık yüz yıldır uygulanmasına rağmen, yüzey segregasyon bölgeleri (segregasyon nodülleri, soğuk kapanmalar ve yüzeyde çözünen maddece zengin katmanlar olarak kendini gösteren) hala yüksek kaliteli alüminyum üretimini etkileyen en inatçı kusurlardan biridir.

Yüzey segregasyon tümörünün özü, düşük erime noktalı ötektik zenginleşmesinin, külçenin yüzeyine "sıkıştırılmasının" sonucudur. Oluşumu, çok faktörlü birleşimin karmaşık bir sürecidir:

Ve kristalizatörde erimiş malzeme hızla soğutulur, bu da yüzey tabakasının hızla katılaşmasına ve katılaşmış bir kabuk oluşturmasına neden olur. Katılaşma büzülmesinden dolayı, külçe yüzeyi ile kristalizatörün çalışma yüzeyi arasında bir boşluk oluşur. Hava boşluğunun termal iletkenliği alüminyumunkinden çok daha düşüktür, bu da o bölgede ısı değişiminde ani bir düşüşe neden olur.

Katılaşmış kabuğun dışa doğru ısı yayılımı engellenir, oysa iç sıvı boşluğunun sıvı fazı, zaten katılaşmış katman aracılığıyla içeriye doğru ısı iletmeye devam eder. Bu "ısı kazancının ısı kaybından büyük olduğu" süreci, katılaşmış kabuğun ikincil ısıtılmasına neden olur. İkincil ısıtma sıcaklığı, düşük erime noktalı bileşimin erime noktasını aştığında, katılaşmış kabuk yerel olarak yeniden erir.

Düşük erime noktalı ötektiğin ekstrüde yüzeyi, büyük miktarda düşük erime noktalı ötektik (Mg₂Si, Al₆Mn ve diğer ikinci fazlar açısından zengin) eriyik içerir. Kristaller ve dendritler arasındaki boşluklar boyunca, orijinal kristalleşme sırasında oluşan oksit film kırılır, külçe ile kristalizatör arasındaki boşluklara sıkıştırılır ve segregasyon nodüllerine yoğunlaşır. Metalografik inceleme, segregasyon tümör alanının genellikle düşük erime noktalı bir ötektik zenginleşme bölgesi olduğunu göstermektedir; burada ikinci fazın boyutu alt tabakadan birkaç kat daha büyüktür, dağılımı da yoğundur ve ikinci fazın hacim oranı birkaç kat daha fazladır. Bazen, segregasyon tümör bölgesinde birincil kristaller (tüy şeklinde veya blok şeklinde Mg₂Si veya fazlar arasında gözenekleri olan Al₆Mn gibi) bulunabilir.

Yüzey segregasyon bölgesindeki segregasyon tümörü, deformasyon işleminden önce çıkarılması gereken anormal bir dokudur. Tamamen çıkarılmazsa, kalan segregasyon tümörleri deforme olmuş ürünün yüzeyine veya içine taşınır, bu da alaşımın mekanik özelliklerini büyük ölçüde azaltır ve kullanım sırasında çatlama ve arızaya neden olur; Alüminyum alaşım matrisi ile segregasyon tümörü arasında, yorulma çatlaklarının kaynağı haline gelen büyük bir boşluk vardır; Yüksek miktarda düşük erime noktalı ötektik içeren alaşım, ısıl işlem sırasında aşırı yanmaya ve yüzey kabarcıklarına eğilimlidir. Bu, segregasyon nodülleri olan bir külçenin, haddeleme işlemi sırasında segregasyon tabakası tamamen çıkarılmazsa, sonraki ekstrüde profillerin yüzeyinde periyodik olarak "siyah çizgiler" ve "soyulma" göstereceği anlamına gelir; Sac haddeleme sırasında, haddeleme kabarcıkları oluşacaktır; Havacılık dövmelerinde, tahribatsız muayenede başarısızlığa neden olan ölümcül bir kusur haline gelir.

Çok sayıda çalışmaya dayanarak, yüzey segregasyon nodüllerinin oluşumunu etkileyen dış proses faktörleri şunları içerir:

• Kristalizatör yapısı: kristalizatör konikliği, grafit astar durumu, yağlama koşulları.
• Döküm sıcaklığı: aşırı sıcaklık, sıvı boşluklarının derinleşmesini ve yeniden erimesini şiddetlendirir.
• Döküm hızı: çok hızlı hız, katılaşmış kabuğun incelmesine neden olur, bu da yeniden erimeye eğilimlidir.
• Soğutma suyu yoğunluğu: yetersiz soğutma, segregasyon nodüllerinin doğrudan nedenidir.
• Sıvı seviyesi yüksekliği kontrolü: sıvı seviyesi dalgalanması, oksit filminin bütünlüğünü bozar.
• Döküm hunisi konumu: düzensiz sıvı akış dağılımı, yerel soğutma farklılıklarına yol açar.