一、氮的固相溶解度模型
一般而言，不銹鋼熔體在凝固過程中首先生成δ-Fe相，而氮在δ-Fe中的溶解度遠低于在液相和奧氏體相中的溶解度（如圖2-42所示，容易使鋼中的氮析出并形成氮氣孔。因此，探究影響固相中氮溶解度的因素，并建立合理的固相溶解度模型，對高氮不(bu)銹鋼的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根(gen)據 Hillert和(he)(he)Staffansson的正規(gui)溶(rong)體(ti)模型，每個(ge)狀態（相(xiang)(xiang)、間(jian)隙(xi)溶(rong)液和(he)(he)空位(wei)(wei)等）可由相(xiang)(xiang)應(ying)的能量(liang)(liang)表示，可使用兩(liang)個(ge)晶格，分別當作溶(rong)質原(yuan)子(zi)和(he)(he)間(jian)隙(xi)溶(rong)質原(yuan)子(zi)。因為大量(liang)(liang)的間(jian)隙(xi)位(wei)(wei)置不被(bei)占(zhan)用，這些空位(wei)(wei)則被(bei)視為額(e)外(wai)的元素（Va).基于此(ci)模型，可建立氮(dan)在固相(xiang)(xiang)高氮(dan)不銹鋼體(ti)系中(zhong)的溶(rong)解度模型，以預測氮(dan)在固相(xiang)(xiang)中(zhong)的平(ping)衡氮(dan)含量(liang)(liang)或飽(bao)和(he)(he)滲(shen)氮(dan)量(liang)(liang)并分析其影響因素。
考慮(lv)到固(gu)態(tai)與熔體(ti)的(de)不(bu)同，以Fe-Cr-Mn-N合金體(ti)系為例，在固(gu)態(tai)合金中各元素的(de)摩爾分數（xN、xi)可(ke)以轉化為相應的(de)位置分數（yN、yi):
由于固相體系中氮的溶解度與晶體結構、間隙原子晶格位置等密切相關，需要分別針對典型的γ、δ和α相區建立氮溶解度模型。
1. 氮在γ相中固相溶解度模型的建立(li)
對于(yu)Fe-Cr-Mn-N系(xi)合金體系(xi)，在固態奧氏(shi)體（面心立方(fang)結構(gou)）相區，氣相和奧氏(shi)體相的平衡方(fang)程(cheng)可表達(da)為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對于(yu)Fe-Cr-Mn-N系(xi)合(he)金體系(xi)，在鐵(tie)素(su)體相（體心(xin)立方結構）中，鐵(tie)晶格中每個填入間(jian)隙(xi)位(wei)(wei)置(zhi)的氮原子都會阻礙該間(jian)隙(xi)位(wei)(wei)置(zhi)的最近(jin)鄰的三個間(jian)隙(xi)位(wei)(wei)置(zhi)被其他氮原子占據(ju)。因(yin)此(ci)，氣(qi)相與鐵(tie)素(su)體相的平(ping)衡方程可表(biao)達為下式：
3. 合金中奧氏體數量和液相線的確定(ding)
明確合金凝固過(guo)程的(de)相轉變(bian)，是通過(guo)模型計(ji)算氮固相溶解度(du)(du)的(de)一個重要基礎(chu)。其(qi)中，確定鋼種的(de)液相線(xian)(xian)溫(wen)度(du)(du)TL和奧(ao)氏體(ti)與鐵(tie)素體(ti)的(de)數(shu)量或比例尤為重要。近年來，研究(jiu)人員利用熱(re)力學數(shu)據(ju)計(ji)算了合金元素與相平衡的(de)關系，以鋼的(de)化(hua)學成分(fen)和熱(re)處理(li)溫(wen)度(du)(du)作為計(ji)算奧(ao)氏體(ti)數(shu)量的(de)基礎(chu)，根據(ju)SGTE熱(re)力學數(shu)據(ju)庫進(jin)行計(ji)算，得出奧(ao)氏體(ti)線(xian)(xian)性(xing)方程式如下(xia)：
根(gen)據鋼的(de)化學成(cheng)分和固(gu)溶溫度(du)(du)，按此(ci)方(fang)程式即(ji)可計(ji)算出在不(bu)同溫度(du)(du)下(xia)的(de)奧(ao)氏(shi)體數(shu)量，計(ji)算數(shu)據與實驗結果吻(wen)(wen)合(he)得很好(hao)(hao)。吳(wu)忠忠等利用奧(ao)氏(shi)體線性(xing)方(fang)程和固(gu)溶實驗研(yan)究了不(bu)同固(gu)溶溫度(du)(du)下(xia)各相(xiang)的(de)含量，奧(ao)氏(shi)體線性(xing)方(fang)程理(li)論計(ji)算的(de)奧(ao)氏(shi)體數(shu)量與實驗值吻(wen)(wen)合(he)得很好(hao)(hao)，精確度(du)(du)很高。
利用(yong)固相氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)模型，可以方便地計算(suan)出Fe-Cr-Mn-N系合金在(zai)各溫(wen)度(du)(du)(du)區間的(de)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)曲線。通過擬合前人的(de)研究成果和奧(ao)氏體(ti)(ti)線性方程，可以確(que)定(ding)固相中鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)含(han)(han)量為80%是鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)和奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)理論分(fen)界點(dian)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)含(han)(han)量大于80%為鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)區域，該分(fen)界點(dian)即為氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)曲線上(shang)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)全(quan)部轉(zhuan)變為奧(ao)氏體(ti)(ti)的(de)拐(guai)點(dian)。根(gen)據鋼(gang)種(zhong)的(de)液相線溫(wen)度(du)(du)(du)，可以方便地確(que)定(ding)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)曲線上(shang)由(you)液相轉(zhuan)變為鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)的(de)拐(guai)點(dian)溫(wen)度(du)(du)(du)。鋼(gang)種(zhong)不同(tong)，液相線溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)表達式也不盡(jin)相同(tong)［54].在(zai)本研究中采用(yong)下式來計算(suan)鋼(gang)種(zhong)的(de)液相線溫(wen)度(du)(du)(du)TL.
4. 氮的固相(xiang)溶解度模(mo)型的驗(yan)證
利用前(qian)人實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)數據，驗(yan)(yan)(yan)(yan)證(zheng)氮的固相溶(rong)(rong)解度模型(xing)的準確性。李光強等對氮在(zai)合金(jin)體系(xi)中的溶(rong)(rong)解度進行(xing)(xing)了實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)研(yan)究，直接(jie)用高純氮氣(qi)在(zai)1473K、0.1MPa下高溫(wen)電阻(zu)爐內進行(xing)(xing)滲(shen)氮實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)，爐管(guan)兩端封閉以形成穩定的氣(qi)氛。該研(yan)究的實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)鋼種(zhong)成分和(he)固相滲(shen)氮后的氮含量見表2-10。利用上述氮溶(rong)(rong)解度模型(xing)進行(xing)(xing)計(ji)(ji)算(suan)，其理論計(ji)(ji)算(suan)值(zhi)與(yu)實(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)值(zhi)比較如圖2-43所示，氮溶(rong)(rong)解度的模型(xing)計(ji)(ji)算(suan)值(zhi)與(yu)測量值(zhi)吻(wen)合良好。
Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和(he)(he)Fe20.53Cr11.63Mn合(he)金體(ti)系在不同氮氣壓(ya)力條件下，進行了低(di)溫奧氏體(ti)、高溫奧氏體(ti)和(he)(he)δ-Fe的固相滲氮(dan)實驗(yan)研(yan)究。本模型的計算結(jie)果與其實驗(yan)結(jie)果的對比見圖(tu)2-44和圖(tu)2-45。從圖(tu)中可以看到，實驗(yan)值(zhi)與模型的計算值(zhi)吻合(he)得(de)很好(hao)，尤其在δ-Fe相(xiang)吻合(he)得更好。但對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合(he)金體系(xi)在奧氏體相(xiang)中的實驗點偏(pian)離計算曲線較(jiao)大，如圖(tu)2-44(a)所示。這可(ke)能是(shi)由于(yu)在建立模(mo)型的過程中忽略(lve)了δ-Fe相和(he)γ奧氏(shi)體(ti)兩相共存(cun)階(jie)段溶解度的(de)計算，導致模(mo)型的(de)計算值與實驗(yan)值存(cun)在(zai)一定的(de)偏差。
二(er)、固相(xiang)合金體系中氮溶解度模型的(de)相(xiang)關研究
面(mian)心立(li)方結(jie)構(gou)鐵(tie)中(zhong)(zhong)氮的濃度可由奧氏(shi)體(ti)相與氮氣之間的平衡實驗得(de)到，目前多數實驗都(dou)在912~1394℃范(fan)圍內，當溫度更高(gao)時，固體(ti)表面(mian)的氣體(ti)成(cheng)分(fen)具(ju)有明(ming)顯的不確(que)定性。Hillert和(he)Jarl、曲英和(he)Wada-Pehlk等(deng)分(fen)別(bie)給出了鐵(tie)中(zhong)(zhong)氮濃度與溫度和(he)氮氣壓(ya)力的關系式：
Tsuchiyama等將厚度(du)(du)(du)為(wei)0.25~3.0mm的(de)(de)Fe-Cr-Mn 系合(he)金試(shi)樣(yang)(yang)置(zhi)于0.1MPa的(de)(de)氮(dan)氣氛(fen)中，在1473K溫度(du)(du)(du)下滲(shen)(shen)氮(dan)。滲(shen)(shen)氮(dan)60min后(hou)，厚度(du)(du)(du)為(wei)0.25mm的(de)(de)Fe12.5Cr 合(he)金試(shi)樣(yang)(yang)中滲(shen)(shen)氮(dan)反應達(da)(da)到平(ping)(ping)衡(heng)，試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)平(ping)(ping)均氮(dan)含量(liang)達(da)(da)到了0.30%,并且試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)平(ping)(ping)均氮(dan)含量(liang)隨著合(he)金中鉻、錳元素(su)含量(liang)的(de)(de)增加而逐漸(jian)增加，對于實驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)金，滲(shen)(shen)氮(dan)反應平(ping)(ping)衡(heng)后(hou)試(shi)樣(yang)(yang)的(de)(de)平(ping)(ping)均氮(dan)含量(liang)達(da)(da)到1.95%.此外，對固(gu)態滲(shen)(shen)氮(dan)時(shi)鋼(gang)中氮(dan)的(de)(de)溶解度(du)(du)(du)計算模型(xing)進(jin)行了簡(jian)化(hua)，并通過固(gu)相滲(shen)(shen)氮(dan)實驗數據進(jin)行修正，給出(chu)了1473K、0.1MPa氮(dan)氣壓力下Fe-Cr-Mn系不銹(xiu)鋼(gang)中氮(dan)溶解度(du)(du)(du)的(de)(de)近似表達(da)(da)式：
在前人研究的(de)基礎上，Kunze和(he)(he)Rothe[50]計算和(he)(he)推導了氮在奧(ao)氏體(ti)Fe-Cr-Mn合金中(zhong)的(de)溶解度，氮的(de)活度系(xi)數YN(以摩爾分數表示(shi)）與溫度及氮在合金中(zhong)的(de)摩爾分數xN存在如下關(guan)系(xi)：
表(biao)2-11給出了1000~1200℃范圍內，N與合金元(yuan)素Cr、Mn的活(huo)度相(xiang)互(hu)作(zuo)用系數(shu)和溫(wen)度之間(jian)的關系。根據Wagner模型，超額(e)吉布斯自(zi)由能(neng)可以用活(huo)度相(xiang)互(hu)作(zuo)用系數(shu)表(biao)示(shi)為
三、固相合(he)金體系中氮(dan)溶(rong)解度(du)的影響因素
利用已建立的氮(dan)(dan)在(zai)固相不(bu)銹鋼中(zhong)的溶(rong)解度模型，可得出高(gao)氮(dan)(dan)不(bu)銹鋼在(zai)凝固過程中(zhong)隨溫(wen)度變化時氮(dan)(dan)在(zai)不(bu)同(tong)相區的溶(rong)解度變化曲線，以明晰氮(dan)(dan)氣分(fen)壓和鉻、錳等典型合(he)金元素對氮(dan)(dan)溶(rong)解的影響。
研究(jiu)結果表(biao)明，在(zai)凝(ning)(ning)固過程(cheng)中氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)受相(xiang)(xiang)轉變(bian)的(de)(de)(de)影(ying)響明顯(xian)，在(zai)相(xiang)(xiang)變(bian)點(dian)處(chu)氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)會有突變(bian)。隨著鋼(gang)液溫度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降低，氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)會逐漸增(zeng)加；在(zai)凝(ning)(ning)固初(chu)期(qi)，δ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)產生(sheng)導致氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)急劇降低；當(dang)鋼(gang)中開始析(xi)(xi)出(chu)γ相(xiang)(xiang)時，氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)又(you)會增(zeng)大(da)，并且隨著γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)增(zeng)多，氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)逐漸增(zeng)大(da)。固液兩相(xiang)(xiang)區氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)最小，在(zai)析(xi)(xi)出(chu)的(de)(de)(de)高(gao)溫鐵素體與(yu)液相(xiang)(xiang)界面處(chu)最容易產生(sheng)氮(dan)氣泡。在(zai)實際冶煉(lian)過程(cheng)中，8相(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)決定(ding)了在(zai)凝(ning)(ning)固過程(cheng)中是否(fou)產生(sheng)氮(dan)氣孔。
1. 氮氣壓力(li)對(dui)合金體系氮溶解度的影響
我們(men)利用建立(li)的氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)不銹鋼(gang)熔(rong)(rong)體中及氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)γ相(xiang)、δ相(xiang)和α相(xiang)中的溶解度模型，對Fe-18Cr-18Mn合金體系(xi)在(zai)(zai)不同氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件下，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)該合金體系(xi)不同相(xiang)中的溶解度進(jin)行(xing)了(le)計算(suan)，結(jie)果如(ru)(ru)圖2-46所示。隨著(zhu)體系(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)的增加(jia)(jia)，δ-Fe相(xiang)區(qu)逐(zhu)漸減(jian)小，當氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)增至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)完(wan)全(quan)消失，凝(ning)固過程(cheng)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)直接由液相(xiang)進(jin)入γ奧(ao)氏體相(xiang)區(qu)。提(ti)高(gao)(gao)體系(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)不僅可(ke)以(yi)提(ti)高(gao)(gao)各相(xiang)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的溶解度，還可(ke)以(yi)減(jian)小δ-Fe區(qu)域，有效地(di)抑制凝(ning)固過程(cheng)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的析(xi)出(chu)。目前，常(chang)見的高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)鋼(gang)制備工藝(yi)基本上都(dou)是采用增加(jia)(jia)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)，如(ru)(ru)高(gao)(gao)壓(ya)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)下的感應熔(rong)(rong)煉、高(gao)(gao)壓(ya)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛(fen)下的電渣(zha)重熔(rong)(rong)、高(gao)(gao)壓(ya)電弧爐熔(rong)(rong)煉等。
2. 合金成分對合金體系氮溶解度的影響
研究表明，Cr、Mn等常(chang)用合金元素均能(neng)增(zeng)大氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)固(gu)相溶(rong)(rong)解度。為(wei)了(le)探(tan)究合金元素含(han)(han)量(liang)對氮(dan)(dan)(dan)固(gu)相溶(rong)(rong)解度的(de)(de)(de)影響規律，Tsuchiyama等基于(yu)實驗繪制了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓力下Fe-Cr和Fe-Mn二元合金的(de)(de)(de)平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)與Cr或Mn含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)關系［圖(tu)2-47(a)].結果表明，提(ti)高(gao)兩種元素的(de)(de)(de)含(han)(han)量(liang)都(dou)增(zeng)加(jia)(jia)了(le)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度，其(qi)中(zhong)Cr元素較Mn元素更能(neng)有效地增(zeng)加(jia)(jia)鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度。例如(ru)，添(tian)加(jia)(jia)23%Cr可(ke)增(zeng)加(jia)(jia)平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)至超高(gao)氮(dan)(dan)(dan)（1%N)的(de)(de)(de)水平(ping)，而(er)添(tian)加(jia)(jia)25%Mn時平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)也僅能(neng)達到(dao)0.15%。圖(tu)2-47(b)所(suo)示的(de)(de)(de)等氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)圖(tu)也證實了(le)這一點，達到(dao)相同的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)固(gu)相溶(rong)(rong)解度所(suo)需(xu)的(de)(de)(de)Cr含(han)(han)量(liang)明顯低于(yu)Mn含(han)(han)量(liang)。
即(ji)便如(ru)此(ci)，Mn也是高氮(dan)(dan)鋼中(zhong)(zhong)一(yi)種重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)合(he)金元素，因(yin)此(ci)，Cr和(he)Mn同時添加對平(ping)(ping)衡(heng)(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)影響也是研究的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)點(dian)之一(yi)。圖(tu)2-47(a)進一(yi)步出(chu)了Fe-20Mn-Cr三(san)元基合(he)金中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)量與Cr含(han)(han)量的(de)(de)(de)(de)(de)關系。值得(de)注意(yi)的(de)(de)(de)(de)(de)是，在(zai)Fe-20Mn-Cr合(he)金中(zhong)(zhong)實驗(yan)測(ce)量的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)含(han)(han)量，遠(yuan)高于Fe-20Mn與Fe-Cr系氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度的(de)(de)(de)(de)(de)加和(he)。這意(yi)味著Cr和(he)Mn的(de)(de)(de)(de)(de)協同作(zuo)用(yong)顯(xian)著提高了鋼中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度。這反映了Cr、Mn和(he)N這三(san)種元素之間(jian)存(cun)在(zai)相互作(zuo)用(yong)，具體表現為溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度表達式中(zhong)(zhong)Cr、Mn元素對N的(de)(de)(de)(de)(de)二階(jie)交叉活度相互作(zuo)用(yong)系數(shu)較大。
除了合金元(yuan)素(su)(su)含量對氮(dan)溶(rong)解度(du)高(gao)低的影(ying)響(xiang)，不(bu)銹(xiu)鋼中不(bu)同合金元(yuan)素(su)(su)對凝固過(guo)程中不(bu)同相區氮(dan)溶(rong)解度(du)的變化也具(ju)有顯著的影(ying)響(xiang)，一般(ban)可分(fen)為兩大類進行討論，即鐵(tie)素(su)(su)體形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)（Cr、Mo和(he)Si等）和(he)奧(ao)氏體形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)（Ni、Mn、C和(he)N等）。
在(zai)0.1MPa下幾(ji)種Fe-Cr合金中氮溶解(jie)(jie)度(du)隨(sui)著(zhu)溫(wen)度(du)變化的規(gui)律如圖2-42所(suo)示。存(cun)在(zai)如下特(te)點(dian)：隨(sui)著(zhu)凝(ning)固的進行(xing)，氮溶解(jie)(jie)度(du)在(zai)8-Fe 區(qu)域(yu)出現(xian)突降，到奧氏體(ti)區(qu)域(yu)氮含量(liang)又急劇增加。隨(sui)著(zhu)合金中Cr含量(liang)的增加，氮溶解(jie)(jie)度(du)快速上(shang)升(sheng)，但在(zai)各溫(wen)度(du)范圍中的上(shang)升(sheng)幅度(du)不同(tong)，尤其在(zai)奧氏體(ti)區(qu)的升(sheng)幅特(te)別大。當Cr含量(liang)高(gao)于(yu)8.1%時，奧氏體(ti)區(qu)的氮溶解(jie)(jie)度(du)已明顯大于(yu)相應液(ye)相中氮的溶解(jie)(jie)度(du)。同(tong)時，隨(sui)著(zhu)Cr含量(liang)的提高(gao)，凝(ning)固過程中8-Fe區(qu)域(yu)也逐(zhu)漸增大。
相(xiang)反(fan)地，鋼中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)，可(ke)使(shi)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區(qu)域逐漸減(jian)小。圖(tu)2-48(a)為不同Mn含(han)(han)量(liang)鋼（合金成分見表2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶解度隨(sui)溫度變化的(de)(de)曲線(xian)。結(jie)(jie)果(guo)表明：隨(sui)著Mn含(han)(han)量(liang)的(de)(de)提高，在(zai)液(ye)相(xiang)與固(gu)(gu)(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶解度也會隨(sui)之增大；Mn是強奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)，隨(sui)著Mn含(han)(han)量(liang)的(de)(de)提高，凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)區(qu)逐漸減(jian)小，甚至可(ke)能消失。從(cong)圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼的(de)(de)氮(dan)(dan)溶解度計算結(jie)(jie)果(guo)可(ke)以看(kan)出，在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)未出現8相(xiang)區(qu)。同時，利用(yong)建(jian)立的(de)(de)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)氮(dan)(dan)溶解度模(mo)型對Fe-4Cr-16Mn合金進行了計算，結(jie)(jie)果(guo)如圖(tu)2-48(b)所示。從(cong)圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以看(kan)出，在(zai)Fe-4Cr-16Mn合金體(ti)(ti)系(xi)從(cong)液(ye)相(xiang)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)也沒有出現δ-Fe相(xiang)區(qu)，與文(wen)獻中(zhong)(zhong)(zhong)報道一致。因此，適當提高合金體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元(yuan)素(su)的(de)(de)含(han)(han)量(liang)，有助于(yu)減(jian)少氮(dan)(dan)在(zai)其(qi)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)析(xi)出趨(qu)勢，從(cong)而有效(xiao)避免高氮(dan)(dan)鋼在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)氣孔的(de)(de)形成。
