宏观偏析有多种分类方法，按分布方向可分为水平偏析和垂直偏析；按偏析带形态可分为带状分析和通道偏析（如V形、倒V形偏析等）；按偏析的直接成因可分为正常偏析、反常偏析、比重偏析等等。

宏观偏析也称区域偏析，发生在较大区域。镇静钢锭常见的偏析类型有：逆V偏析，V偏析、头部正偏析及底部沉积锥负偏析等。

M.C.Flemings等认为：如果枝晶凝固时对凝固收缩补充充分，同时又不将枝晶间浓化液相带出，则仅发生微观偏析而不发生宏观偏析。亦即：选分结晶的作用使枝晶间液相富集溶质，凝固过程钢液或固液相的动流将富集溶质液相带到钢锭中未凝区域，导致整个钢锭组分的不均匀分布。凝固过程的流体流动对钢锭宏观偏析的形成具有决定性作用。各种形式的宏观偏析的生成都与凝固过程一种或多种流体流动方式有关。钢锭凝固过程伴随着多种流体流动形式：液相整体热对流；浇注引起的液相流动；凝固收缩引起的流动.密度差引起的对流等。

逆V偏析线被认为是富集溶质液相从两相区向锭芯流动的通道，它对钢锭头部偏析以及整个钢锭的偏析具有重要影响。枝晶沉降被认为是凝固过程枝晶析断、表面形核等满足一定空间条件时在密度差的作用下形成结晶相，在枝晶沉降过程中，部分枝晶间浓化液相被冲出，使沉降的枝晶平均浓度下降，结晶雨到达底部便形成不沉积锥负偏析。

钢液是在一定温度范围凝固的，其流动性随固相率的变化而不同。钢锭凝固区域分为液相区、液固两相区和固相区。两相区根据流动特征又可分为液固层（p层）和固液层（q层）。q层又可进一步分为q₁和q₂层，在q₁层内只有液相可流动，q₂层液固相均可流动。为研究方便，根据高桥中义的实验结果，将凝固区域划分为固液可流动区（固相率f≤0.3~0.35），液相可流动区（固相率0.3~0.35≤f<0.67）和液固均不可流动区（f>0.67）。

对钢锭宏观偏析形成起决定性作用的两相区内的流体流动与凝固过程固相率分布密切相关，这意味着钢锭宏观偏析与其凝固过程温度场变化具有某种对应关系 。

钢锭宏观偏析是指在钢锭中存在的限于钢锭尺寸数量级的浓度差别，又称区域偏析。通常指沿钢锭纵断面和横断面上化学成分不均匀分布情况。

宏观偏析与各结晶带的形成密切相关，往往在特定区域成条带状分布。它既可用钻样分析方法进行鉴定，又可借助硫印、酸浸等低倍检验方法判明，故又称为低倍偏析。

宏观偏析大小程度通常用偏析量△C=C-C₀、偏析度A₁=C/C₀或A₂=C-C₀/C₀×100%、以及偏析差别△A=C_max-C_min/C₀×100%等来量度。式中C为测定点某元素含量；C₀为该元素在钢中的平均含量，常以桶样成分表示；C_max和C_min分别为某元素在测定范围内的最高和最低含量。△C>0或A1>1称为正偏析，△C<0或A1<1则称为负偏析。

镇静钢的外壳凝固速率很快，杂质和合金元素来不及向内转移，其成分与钢的平均成分相同。在柱状晶形成期间，杂质和合金元素富集在柱状晶隧道中。由于靠近柱状晶前沿较冷的钢液密度较大，有下沉的趋势，而锭心部分温度较高，钢液密度较小，有上浮的趋势，于是就产生了钢液的循环流动。循环流动的钢液沿柱状晶前沿向下流动时，把柱状晶间隧道中富集杂质和合金元素的钢液带走，钢液达到接近钢锭底部凝固区时，再向内流动，然后沿钢锭轴心区域上升，杂质和合金元素就会被带到钢锭的心部和头部，硫、磷等元素减小钢锭的密度，促使钢液向上流动，故较多的富集在钢锭的中上部。

在中心等轴晶带结晶期间，钢液中Al₂O₃粒子和半固态硅酸盐和铝酸盐夹杂物能够成为初生警惕结晶的靠背。晶体附在这些夹杂物上生长时，这些夹杂物将不能继续上浮，而是被密度较大的枝晶拉向下方，造成钢锭中下部较高的氧化物夹杂含量。因此，除氧意外，其他元素包括碳、硫、磷和合金元素均富集于钢锭的中上部。镇定钢凝固时钢锭上部温度高，保温帽部分最后凝固，该处的正偏析最大。在使用大钢锭制造大型锻件时，这种情况必须予以考虑。

宏观偏析可使由钢锭不同部位轧制出来的钢材在力学性能和物理性能上产生很多的差异。宏观偏析只能通过控制和改善浇筑工艺来解决 。

宏观偏析是铸造钢锭的主要缺陷之一，凝固过程中的溶质再分配是产生宏观偏析的根本原因。宏观偏析严重影响钢锭的组织和性能，且难以通过锻造、热处理等后续工艺消除。特别是大型钢锭，宏观偏析导致整体利用率低，造成极大浪费 。

宏观偏析可使由钢锭不同部位轧制出来的钢材在机械性能和物理性能上产生很大的差异，甚至出现各向异性性，降低金属收得率，影响钢材制品的有效利用和使用寿命。如钢锭中硫的偏析能破坏金属的连续性，轧制或锻造时引起钢坯的热脆，轧制钢板时甚至引起夹层废品，严重影响钢板的冷弯性能。硫的偏析往往还是承受交变载荷的零部件引起疲劳断裂的主要根源之一。磷的偏析能使钢材制品产生冷脆性，并促进钢的回火脆性。宏观偏析将一直残留到最后产品中，危害产品的使用性能，甚至造成隐患。

铸坯纵断面的中心等轴晶区，在硫印图上还可观察到V形偏析区，有时把这种偏析叫做半宏观偏析，它会在产品上形成点状的中心偏析。其形成过程如图3所示。

图中1区;柱状晶生长，在凝固前沿的晶体迅速消失，使过热度消除。2区液相穴处于过冷状态，自由等轴晶可以在液体中存在，并沿凝固前沿下沉;3区柱状晶开始向等轴晶过渡，在两相区含有由对流运动带来的自由晶体作为核心，等轴晶生长;4区中心区液体成为糊状;5区中心区的糊状液体失去流动性，树枝晶间液体开始渗漏;6区开始出现偏析通道;7区糊状液体沿中心通道流动;8区中心残余液相完全凝固。从图中的3区到7区可称做铸坯中心区的区域凝固时间。碳含量越高，两相区越宽，区域凝固时间越长，形成中心偏析越严重。板坯鼓肚变形也会把最后凝固阶段的浓化钢液抽引到板坯中心而形成中心偏析。

铸件凝固后，在截面上各个部分及晶粒内部往往出现化学成分不均匀的现象称为偏析，可分为晶内偏析、区域偏析和比重偏析三种类型，后二者为宏观偏析，使铸件的各部分性能不一致，严重影响铸件质量，往往使铸件报废。

偏析的产生主要与合金的化学成分有关。不同化学成分的合金其结晶温度范围不同，范围越宽越容易产生区域偏析。此外，偏析倾向还与冷却凝固速度和凝固时所受压力等工艺因素有关。设计者在确定铸件材质时应认真考虑材质的偏析特性，若必须采用易产生偏析的合金时，则应在铸件断面结构设计和选择铸造方法时充分注意，采取措施减少偏析的产生。

液态材料凝固后，铸锭或铸件化学成分和组织的不均匀现象称为偏析。铸件的偏析可分为晶内偏析、区域偏析和比重偏析三类。

1、晶内偏析（又称枝晶偏析）是指晶粒内各部分化学成分不均匀的现象。这种偏析出现在具有一定凝固温度范围的合金铸件中。为防止和减少晶内偏析的产生，在生产中常采取缓慢冷却或孕育处理的方法。

2、区域偏析是指铸件截面的整体上化学成分和组织的不均匀。避免区域偏析的发生，主要应该采取预防措施，如控制浇注温度不要太高，采取快速冷却使偏析来不及发生，或采取工艺措施造成铸件断面较低的温度梯度，使表层和中心部分接近同时凝固。

3、比重偏析是指铸件上、下部分化学成分不均匀的现象。为防止比重偏析，在浇注时应充分搅拌金属液或加速合金液的冷却，使液相和固相来不及分离，凝固即告结束。偏析过大会使铸件各部分的力学性能有很大的差异，降低铸件的质量。 2100433B