偏析作用是一種物理現象，主要發生在合金或含雜質的材料中，也可以發生在煤中。這種現象導致材料中不同區域或部分的化學成分出現不均勻性。偏析可以分為兩類：
區域偏析：在鑄件或鑄錠內部，各區域的化學成分不一致，這種現象稱為區域偏析。通常，容易產生偏析的元素會集中在鑄件最後凝固的部分。例如，在鋼中，最容易產生偏析的元素包括碳、硫、磷。減輕或消除區域偏析的一個根本措施是改善冷卻條件，以確保鑄件各部分能夠均勻冷卻。
晶內偏析（也稱為枝晶偏析）：在晶粒內部，化學成分的不均勻性稱為晶內偏析。在液體金屬凝固結晶過程中，通常以樹枝狀方式生長。首先形成樹枝狀晶軸，然後依次長出二次、三次晶軸，逐漸填滿液體所占據的枝晶空隙，導致晶軸之間和晶軸部分的成分不均勻。在碳鋼的枝晶組織中，晶軸部分為純度較高、含碳較低的部分，而晶軸之間則富集碳、合金元素及其他雜質。這種不均勻性在一定程度上總是存在的，但其對鋼材組織與性能的影響隨偏析程度的不同而變化。嚴重的樹枝狀偏析會惡化鋼的性能。
偏析的產生是由於材料中不同元素或組分的分配係數不同，導致這些元素或組分在凝固時分布不均。分配係數越接近於1，偏析程度越小。當分配係數大於1時，該元素或組分在凝固時會偏向凝固前的殘留液相，導致含量增高；當分配係數小於1時，這些元素或組分會向晶內偏移，導致含量降低。
此外，表面和界面的偏析可以顯著改變材料的特性，如抗氧化性和抗腐蝕性。而煤的粒度與密度不同時，在重力作用下也會產生自然分離或分層的現象，這同樣是一種偏析作用。