在(zai)(zai)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)冶煉過(guo)程(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)控制對(dui)(dui)保障高(gao)(gao)氮(dan)鋼具備致(zhi)密(mi)的(de)(de)(de)宏(hong)觀組(zu)(zu)織和(he)(he)(he)優異性能尤為重(zhong)要。目前，經證(zheng)實，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要通過(guo)兩種方(fang)(fang)式(shi)對(dui)(dui)凝固(gu)過(guo)程(cheng)和(he)(he)(he)組(zu)(zu)織產生(sheng)(sheng)影(ying)響：一種方(fang)(fang)式(shi)是(shi)宏(hong)觀尺度上(shang)(shang)機械作用導致(zhi)的(de)(de)(de)物理變(bian)(bian)化(hua)，如改(gai)變(bian)(bian)鑄錠(ding)和(he)(he)(he)鑄型間的(de)(de)(de)熱(re)交換、冷卻(que)速率以及(ji)充型過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)控制等，另一種方(fang)(fang)式(shi)是(shi)微觀尺度上(shang)(shang)的(de)(de)(de)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)和(he)(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)變(bian)(bian)化(hua)，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)作為基(ji)本熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)之一，對(dui)(dui)有(you)氣(qi)相(xiang)(xiang)參與的(de)(de)(de)冶金(jin)反應(ying)(ying)和(he)(he)(he)凝固(gu)過(guo)程(cheng)具有(you)十(shi)分重(zhong)要的(de)(de)(de)影(ying)響；增(zeng)加壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)(zai)提高(gao)(gao)冶金(jin)反應(ying)(ying)速率的(de)(de)(de)同時，能夠顯著增(zeng)加鋼液中氮(dan)、鈣和(he)(he)(he)鎂的(de)(de)(de)溶解度，提高(gao)(gao)其收得率，進(jin)(jin)而充分發揮其凈化(hua)鋼液或合金(jin)化(hua)作用；在(zai)(zai)低壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)凝固(gu)過(guo)程(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)(dui)相(xiang)(xiang)圖、凝固(gu)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)和(he)(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)的(de)(de)(de)影(ying)響可以忽(hu)略(lve)不(bu)計，但在(zai)(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)(ya)(ya)下，相(xiang)(xiang)圖、凝固(gu)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)和(he)(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)隨(sui)之發生(sheng)(sheng)改(gai)變(bian)(bian)，進(jin)(jin)而改(gai)變(bian)(bian)常規(gui)條件下的(de)(de)(de)凝固(gu)模式(shi)，從而有(you)利(li)于一些新相(xiang)(xiang)或新材料結(jie)構(gou)的(de)(de)(de)生(sheng)(sheng)成。

  壓(ya)力(li)(li)對(dui)材(cai)(cai)料(liao)組(zu)(zu)織和(he)(he)性(xing)能的(de)影響(xiang)已經引(yin)起(qi)了廣泛關注，自諾貝爾(er)獎獲得者Bridgman 開展相關研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)以(yi)來,材(cai)(cai)料(liao)熱力(li)(li)學和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學參數(shu)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化規律就已經得到了大量(liang)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu),這些研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)主(zhu)要(yao)采用相圖(tu)計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方(fang)式(shi)完成，且主(zhu)要(yao)集中(zhong)在有色金屬合金材(cai)(cai)料(liao)方(fang)面，如(ru)Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)(he)Cd-Zn等;所研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)熱力(li)(li)學和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學參數(shu)主(zhu)要(yao)包括相圖(tu)、摩(mo)爾(er)體(ti)積、共(gong)晶(jing)(jing)溫度(du)、初始轉變相類(lei)型、共(gong)晶(jing)(jing)點成分(fen)、晶(jing)(jing)粒形核以(yi)及(ji)擴(kuo)散系(xi)數(shu)等方(fang)面。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)表明，高壓(ya)下（數(shu)量(liang)級約為10GPa)的(de)熱力(li)(li)學和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學參數(shu)與常壓(ya)下存在明顯(xian)差(cha)(cha)異,而這些差(cha)(cha)異有助(zhu)于闡(chan)明壓(ya)力(li)(li)對(dui)組(zu)(zu)織的(de)影響(xiang)機理。

  同樣，在(zai)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)影響(xiang)鋼(gang)鐵(tie)熱力(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)(shu)方(fang)面，有(you)(you)研究人員初(chu)步探討了鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)(ya)下的(de)相(xiang)(xiang)轉變(bian)、固／液相(xiang)(xiang)線(xian)溫度和(he)擴散系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)。所選體系(xi)(xi)有(you)(you)Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高錳鋼(gang)）等(deng)。高壓(ya)(ya)(ya)(ya)下的(de)Fe-C相(xiang)(xiang)圖(tu)見圖(tu)2-91,隨著壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)增(zeng)大(da)，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)α和(he)δ區(qu)(qu)域不斷減小(xiao)，奧氏體相(xiang)(xiang)γ區(qu)(qu)域不斷增(zeng)大(da)，當壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)增(zeng)加至2000MPa時(shi)，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)α和(he)8區(qu)(qu)域幾(ji)乎(hu)消失。但與有(you)(you)色金(jin)屬(shu)方(fang)面相(xiang)(xiang)比，壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料的(de)凝固相(xiang)(xiang)組成、熱力(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)(shu)方(fang)面的(de)研究依(yi)然(ran)十分(fen)(fen)貧(pin)瘠。本節(jie)將以含氮鋼(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分(fen)(fen)別討論，壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)凝固過程中相(xiang)(xiang)變(bian)、熱力(li)(li)(li)學（相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)、凝固模式(shi)、固／液相(xiang)(xiang)線(xian)、體系(xi)(xi)氮溶解度、相(xiang)(xiang)變(bian)驅動力(li)(li)(li)和(he)分(fen)(fen)配系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)）和(he)動力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)(shu)（擴散系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)）的(de)影響(xiang)規(gui)(gui)律，從而系(xi)(xi)統論述(shu)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)鋼(gang)鐵(tie)材(cai)料凝固熱力(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)學的(de)影響(xiang)規(gui)(gui)律。

1. 凝固相(xiang)變

  相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖是(shi)用來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系(xi)統的(de)(de)(de)(de)組(zu)成與熱(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)（如(ru)(ru)溫度和(he)(he)(he)(he)壓力(li)）之間關(guan)系(xi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)圖形(xing)(xing)，它(ta)可(ke)(ke)以(yi)提供壓力(li)和(he)(he)(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)熱(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)之間的(de)(de)(de)(de)關(guan)系(xi)，這些(xie)熱(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)包含了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變溫度和(he)(he)(he)(he)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)平衡分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)等。因(yin)此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖是(shi)探討(tao)壓力(li)對熱(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)影響規律的(de)(de)(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)在0.1MPa 下(xia)隨氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)變化(hua)的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖中凝(ning)固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)域如(ru)(ru)圖2-91(a)所示。圖中存(cun)在七個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)，分(fen)(fen)別(bie)(bie)為三個(ge)(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三個(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)(he)8+γ;一(yi)(yi)個(ge)(ge)三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存(cun)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ.三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存(cun)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)曲邊(bian)三角形(xing)(xing)，三個(ge)(ge)頂點（A、B和(he)(he)(he)(he)C)分(fen)(fen)別(bie)(bie)與三個(ge)(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且居中的(de)(de)(de)(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)下(xia)方。根(gen)據曲邊(bian)三角形(xing)(xing)的(de)(de)(de)(de)判定原則［137,三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)內發生了(le)包晶反應：L+δ→Y;三個(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)別(bie)(bie)發生了(le)L→8、L→y和(he)(he)(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)，隨氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)變化(hua)的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖分(fen)(fen)別(bie)(bie)如(ru)(ru)圖2-92(b)和(he)(he)(he)(he)（c)所示，對比可(ke)(ke)以(yi)看出，10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖中的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)數(shu)(shu)量(liang)和(he)(he)(he)(he)類型與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)，隨氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)變化(hua)的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖中存(cun)在兩個(ge)(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)(he)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)消失，如(ru)(ru)圖2-92(d)所示。

  相圖中(zhong)三(san)相共存區 L+8+y 隨壓(ya)力的變化規律如圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)1000MPa下，A點(dian)的坐(zuo)標(biao)分(fen)別(bie)為（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)（0%,1537.02K),B點(dian)的坐(zuo)標(biao)分(fen)別(bie)為（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)（0.933%,1611.62K),C點(dian)的坐(zuo)標(biao)分(fen)別(bie)為（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)（0.901%,1666.65K).隨著壓(ya)力的增加，A和(he)C點(dian)向(xiang)(xiang)低氮(dan)區移(yi)(yi)動，B點(dian)向(xiang)(xiang)高(gao)氮(dan)區移(yi)(yi)動，整個區域向(xiang)(xiang)高(gao)溫區移(yi)(yi)動，且三(san)相共存區L+8+y呈增大趨勢，曲邊三(san)角形的形狀逐漸由“?”向(xiang)(xiang)“Δ”轉變［137],相轉變方式逐步由包(bao)(bao)晶(jing)反應(ying)（L+δ→y)向(xiang)(xiang)共晶(jing)反應(ying)（L→8+y)過渡，即當壓(ya)力分(fen)別(bie)為0.1MPa、10MPa和(he)100MPa時(shi)，凝(ning)固過程為包(bao)(bao)晶(jing)反應(ying)，而1000MPa時(shi)為共晶(jing)反應(ying)。

  為了進(jin)一步(bu)說明(ming)壓(ya)力(li)(li)對凝固(gu)過(guo)程中(zhong)相(xiang)轉變(bian)的(de)(de)(de)影響規(gui)律(lv)，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝固(gu)過(guo)程中(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)隨液(ye)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)變(bian)化規(gui)律(lv)如圖2-94所示。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)(xia)凝固(gu)時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)呈(cheng)現(xian)出(chu)先增(zeng)(zeng)大(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)趨勢(shi)，拐(guai)點分(fen)別(bie)為P1、P2和(he)P3,如圖2-94(a)所示；而奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ均呈(cheng)現(xian)出(chu)連續增(zeng)(zeng)大(da)的(de)(de)(de)趨勢(shi)。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)(xia)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)變(bian)化拐(guai)點P1、P2和(he)P3的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)分(fen)別(bie)與奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)出(chu)現(xian)位置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)相(xiang)同，如圖2-94(b)所示。當高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)隨著(zhu)(zhu)液(ye)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)而增(zeng)(zeng)加，此時無(wu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ出(chu)現(xian)，即發(fa)生液(ye)固(gu)轉變(bian)（L→8);當低于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)溫(wen)度(du)時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)隨著(zhu)(zhu)液(ye)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)而減小(xiao)，而奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ逐(zhu)(zhu)漸(jian)增(zeng)(zeng)加，即鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8隨著(zhu)(zhu)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ的(de)(de)(de)形成逐(zhu)(zhu)漸(jian)消失，發(fa)生包(bao)晶(jing)(jing)反應(ying)(ying)（L+8→y);而1000MPa下(xia)(xia)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)均隨著(zhu)(zhu)液(ye)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)而逐(zhu)(zhu)步(bu)增(zeng)(zeng)大(da)，直至凝固(gu)結束(shu)，表明(ming)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ幾(ji)乎同時從液(ye)相(xiang)中(zhong)析出(chu)，即凝固(gu)過(guo)程發(fa)生共晶(jing)(jing)反應(ying)(ying)（L→8+y).這(zhe)也證明(ming)了隨著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加，相(xiang)轉變(bian)方式逐(zhu)(zhu)漸(jian)由包(bao)晶(jing)(jing)反應(ying)(ying)（L+8→y)向(xiang)共晶(jing)(jing)反應(ying)(ying)（L→8+y)過(guo)渡。

  19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固過程中鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)區隨壓(ya)力的(de)變化規(gui)律如圖(tu)2-95所示。當壓(ya)力從0.1MPa增(zeng)加到(dao)100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)變化較小(xiao)，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)整(zheng)體(ti)(ti)向(xiang)高(gao)溫(wen)端移動(dong)，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)區域逐(zhu)漸(jian)減小(xiao)；當壓(ya)力進一步(bu)增(zeng)加到(dao)1000MPa時(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)區幾乎(hu)從隨氮質(zhi)量分數(shu)變化的(de)垂(chui)直截面相(xiang)(xiang)圖(tu)中消失，如圖(tu)2-95(a)所示，即增(zeng)加壓(ya)力有助(zhu)于鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)δ的(de)消失［138].而對(dui)于奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨著壓(ya)力的(de)增(zeng)加，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)向(xiang)高(gao)溫(wen)段移動(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)整(zheng)體(ti)(ti)向(xiang)高(gao)氮區移動(dong)，整(zheng)個區域呈增(zeng)大趨(qu)勢(shi)，如圖(tu)2-95(b)所示。

2. 凝固(gu)模式

  不(bu)銹鋼(gang)的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模式(shi)根(gen)據(ju)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種類(lei)(lei)和相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)類(lei)(lei)型(xing)(xing)通常(chang)分為(wei)(wei)四類(lei)(lei)。①F型(xing)(xing)：L→L+8→8→8+y;②FA型(xing)(xing)：L→L+8→L+8+Y→8+y;③AF型(xing)(xing)：L→L+Y→L+y+δ→8+y;④A型(xing)(xing)：L→L+y→y.凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模式(shi)主(zhu)要(yao)受合金成分和凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條(tiao)(tiao)件(jian)的(de)影響，在合金成分一定(ding)的(de)情況下，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模式(shi)主(zhu)要(yao)由凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條(tiao)(tiao)件(jian)決(jue)定(ding)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)(dan)鋼(gang)在不(bu)同(tong)壓力下的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序，如圖2-96所示，鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)(wei)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)(dan)鋼(gang)在各壓力下的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模式(shi)均(jun)為(wei)(wei)FA型(xing)(xing)。以0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)為(wei)(wei)例，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)分為(wei)(wei)三個(ge)階段(duan)，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初期，發生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)反應；當(dang)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數升(sheng)至0.05左右時(shi)(shi)，發生包晶反應（L+δ→y),奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成，鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸(jian)減(jian)少，此時(shi)(shi)體系(xi)中固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由8和γ共同(tong)組成；在凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)末期，鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8完全消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉變(bian)為(wei)(wei)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)到凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束后，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)單一的(de)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含(han)氮(dan)(dan)(dan)鋼(gang)的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序為(wei)(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.

  基于在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)凝(ning)固(gu)相(xiang)變順序可(ke)知，當壓力(li)(li)從0.1MPa增加到100MPa時(shi)，19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)的凝(ning)固(gu)模式依舊為FA型。然而，當壓力(li)(li)達(da)到1000MPa時(shi)，凝(ning)固(gu)過程中(zhong)包晶反應(ying)（L+8→y)轉變為共晶反應(ying)（L→8+y),其(qi)相(xiang)轉變順序發(fa)生明顯變化，如圖2-96所(suo)示。1000MPa下凝(ning)固(gu)相(xiang)變順序可(ke)歸結(jie)為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.

  此外，當壓力逐漸(jian)由0.1MPa增加(jia)至(zhi)(zhi)1000MPa時，L→8相(xiang)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)(de)(de)溫度區間由3.86K降(jiang)至(zhi)(zhi)0.079K,奧(ao)氏體相(xiang)γ形成時的(de)(de)(de)(de)固相(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)由0.05降(jiang)至(zhi)(zhi)0.00075（圖2-96),同時相(xiang)圖中C點（圖2-93)氮質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)由0.934%降(jiang)低至(zhi)(zhi)0.901%,固相(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)十分逼(bi)近本體氮質(zhi)量(liang)(liang)分數(shu)0.9%,即(ji)(ji)L→8相(xiang)轉(zhuan)變(bian)區間基本消失。因此，隨著壓力的(de)(de)(de)(de)增加(jia)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)凝固模(mo)式(shi)呈現由FA型(xing)向A型(xing)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)(de)(de)趨勢，這主(zhu)要(yao)是由于(yu)增加(jia)壓力有助于(yu)比體積小的(de)(de)(de)(de)相(xiang)形成（γ相(xiang)的(de)(de)(de)(de)比體積小于(yu)8相(xiang)）,即(ji)(ji)加(jia)壓抑制了8相(xiang)的(de)(de)(de)(de)形成，使(shi)凝固模(mo)式(shi)發生改變(bian)。

3. 固(gu)／液相(xiang)線(xian)

  凝固存在凝固潛熱的釋放(fang)和體積的收縮，屬于(yu)一級相變，因(yin)而可以采用克拉(la)佩龍(long)方程來(lai)描述(shu)壓(ya)力與相變溫度之間的關系，即(ji)

4. 氮溶解度

  溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)是影響(xiang)合金(jin)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)重(zhong)(zhong)要(yao)因素(su)之(zhi)一(yi)。從圖(tu)2-98中(zhong)(zhong)可以看出，隨著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降低，19Cr14MnxN 凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)逐漸升高(gao)，直到溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降至(zhi)液相(xiang)(xiang)線（凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初期）時達到一(yi)個(ge)峰(feng)值（A點(dian)(dian)）。隨著(zhu)(zhu)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)進行(xing)，發生(sheng)L→8液固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)，氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)較小的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成，導致了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)迅速(su)(su)降低，直到溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降至(zhi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ析出點(dian)(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變(bian)(bian)點(dian)(dian)），此時體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)最小（B點(dian)(dian)），即出現“鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如(ru)圖(tu)2-99所示。隨著(zhu)(zhu)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)繼續進行(xing)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)減小，氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)較大的(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)應地增(zeng)(zeng)加，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)又逐步增(zeng)(zeng)大，直到溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降至(zhi)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)線（凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束(shu)(shu)，即C點(dian)(dian)）。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束(shu)(shu)后，隨著(zhu)(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)繼續降低，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)將繼續增(zeng)(zeng)大，這主要(yao)是由(you)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)發生(sheng)固(gu)(gu)固(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)(bian)δ→y(C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間）和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)隨著(zhu)(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降低而(er)增(zeng)(zeng)加（D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)間）兩方面(mian)原因所導致的(de)(de)(de)。此外，氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)在C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長(chang)速(su)(su)率明(ming)顯大于(yu)(yu)D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)間，這主要(yao)歸因于(yu)(yu)C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間貧氮(dan)相(xiang)(xiang)（鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)消失加速(su)(su)了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長(chang)。在整個(ge)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)（A和(he)C點(dian)(dian)之(zhi)間），氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化范圍為0.255%~0.648%.由(you)此可見，在0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)達到0.9%而(er)不產(chan)生(sheng)嚴重(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)氮(dan)氣(qi)孔缺陷，是很難實現的(de)(de)(de)。

  0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度隨(sui)壓(ya)力的(de)(de)變(bian)化(hua)規(gui)(gui)律如圖2-99所(suo)示，0.1MPa下，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度隨(sui)壓(ya)力的(de)(de)變(bian)化(hua)規(gui)(gui)律存(cun)在(zai)明顯的(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體阱(jing)(jing)，“鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體阱(jing)(jing)”本質上是在(zai)固相中(zhong)奧氏體形成元素(su)(su)(su)(su)質量(liang)分數較低的(de)(de)情(qing)況下，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體相δ在(zai)凝固初期析(xi)出，導致體系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度快速降低的(de)(de)現象；凝固過程中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體阱(jing)(jing)的(de)(de)出現會(hui)加(jia)劇局部氮(dan)(dan)析(xi)出的(de)(de)趨(qu)(qu)勢(shi)，造(zao)成局部氮(dan)(dan)分布(bu)均(jun)勻性(xing)差(cha)等缺(que)陷(xian)，更(geng)甚者會(hui)導致大(da)量(liang)氣孔(kong)缺(que)陷(xian)的(de)(de)形成，進(jin)而影響后續加(jia)工工藝(yi)，大(da)幅度降低了(le)(le)材(cai)料的(de)(de)成材(cai)率。然而，隨(sui)著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體阱(jing)(jing)減小，當壓(ya)力增(zeng)(zeng)加(jia)到1MPa時，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體阱(jing)(jing)完全(quan)消失(shi)，且在(zai)體系(xi)整(zheng)個凝固過程中(zhong)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度始終處于增(zeng)(zeng)大(da)的(de)(de)趨(qu)(qu)勢(shi)。因此(ci)，對19Cr14MnxN而言，增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力能夠有效地增(zeng)(zeng)加(jia)體系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度，避免鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體阱(jing)(jing)的(de)(de)形成，從而減小了(le)(le)凝固過程中(zhong)氣孔(kong)缺(que)陷(xian)的(de)(de)形成趨(qu)(qu)勢(shi)。

5. 元素分配(pei)系數

  凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中，合金(jin)元(yuan)素(su)在固(gu)(gu)／液(ye)界面(mian)處(chu)發(fa)生(sheng)質(zhi)量分(fen)數(shu)(shu)的再分(fen)配，導致(zhi)了(le)合金(jin)元(yuan)素(su)在鑄錠內分(fen)布的不均(jun)勻性，最終(zhong)形成(cheng)偏析(xi)。溶(rong)質(zhi)再分(fen)配的程(cheng)(cheng)度通常采用溶(rong)質(zhi)分(fen)配系數(shu)(shu)ko進(jin)行(xing)表征，即平(ping)衡凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中固(gu)(gu)相中溶(rong)質(zhi)的質(zhi)量分(fen)數(shu)(shu)Cs與液(ye)相中溶(rong)質(zhi)的質(zhi)量分(fen)數(shu)(shu)CL之(zhi)間比值：

  對于二元合金體(ti)系，溶(rong)質分配系數(shu)(shu)(shu)o通常可以由相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖中(zhong)(zhong)固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線斜率獲得(de)；而對于多元合金體(ti)系，難以利(li)用(yong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖進行計算(suan)(suan)(suan)，但可基(ji)于準確可靠的(de)(de)熱力學數(shu)(shu)(shu)據，利(li)用(yong)溶(rong)質在(zai)固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)化(hua)學位(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)(de)原理進行計算(suan)(suan)(suan)。由于19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)時，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變過程(cheng)中(zhong)(zhong)存在(zai)鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存的(de)(de)階(jie)段，因而結合凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數(shu)(shu)(shu)以及各相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)元素質量(liang)分數(shu)(shu)(shu)，采用(yong)式（2-177)可計算(suan)(suan)(suan)各元素的(de)(de)溶(rong)質分配系數(shu)(shu)(shu)，即

  式中(zhong)，k為(wei)元素(su)i的(de)分(fen)配(pei)系數；ws和wy分(fen)別(bie)為(wei)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ的(de)質(zhi)量分(fen)數；Cs,i和Cy,;分(fen)別(bie)為(wei)元素(su)i在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ中(zhong)的(de)質(zhi)量分(fen)數。

  在(zai)0.1MPa下的(de)(de)凝固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化規律如圖2-100所示。固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由單一鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過(guo)渡到鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存時(shi)，各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化趨勢出現了明顯的(de)(de)拐點，這主要是由于(yu)(yu)各元(yuan)在(zai)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)差(cha)異(yi)較(jiao)大(da)。結(jie)合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝固(gu)時(shi)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序可知(zhi)，在(zai)凝固(gu)初(chu)期(qi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單一鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)(zhong)各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)分(fen)(fen)別為：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)凝固(gu)末期(qi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單一奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)分(fen)(fen)別為：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由此可知(zhi)，碳、氮(dan)、錳和硅(gui)在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)大(da)于(yu)(yu)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因(yin)而，在(zai)發生(sheng)L+8→γ轉(zhuan)變(bian)時(shi)，鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減(jian)(jian)(jian)少，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)加，致(zhi)使碳、氮(dan)、錳和硅(gui)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)小逐漸增(zeng)大(da)。而對于(yu)(yu)鉬和鉻，它們在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)小于(yu)(yu)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)鉬和鉻的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)(jian)小而逐漸減(jian)(jian)(jian)小，如圖2-100所示。

  在10MPa 和(he)(he)100MPa下，各(ge)元素分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化規(gui)律與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)同(tong)，如(ru)圖(tu)2-101所示。而(er)(er)(er)(er)(er)在1000MPa下，除凝(ning)固(gu)初期(qi)（液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)十分(fen)(fen)接(jie)近于(yu)(yu)(yu)1時）固(gu)相(xiang)(xiang)由單一鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8組成外，在后(hou)(hou)續凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)，由于(yu)(yu)(yu)發生了共晶(jing)(jing)轉變(bian)L→y+8,固(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)量均隨(sui)著液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)(er)(er)(er)增(zeng)大，因(yin)而(er)(er)(er)(er)(er)各(ge)元素分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)為平(ping)滑曲線，無明顯拐點(dian)出(chu)現，如(ru)圖(tu)2-101所示。此外，隨(sui)著壓(ya)力的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，鉬(mu)(mu)和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均減小(xiao)，且錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)幅度大于(yu)(yu)(yu)鉬(mu)(mu)，因(yin)而(er)(er)(er)(er)(er)壓(ya)力有利于(yu)(yu)(yu)枝(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鉬(mu)(mu)和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)(fu)集(ji)(ji)，進而(er)(er)(er)(er)(er)加劇了鉬(mu)(mu)和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀(guan)偏(pian)析(xi)，如(ru)圖(tu)2-102所示。對于(yu)(yu)(yu)元素碳(tan)、氮和(he)(he)鉻(ge)，元素分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著壓(ya)增(zeng)加而(er)(er)(er)(er)(er)增(zeng)大，且始終小(xiao)于(yu)(yu)(yu)1,因(yin)而(er)(er)(er)(er)(er)增(zeng)加壓(ya)力有助于(yu)(yu)(yu)緩解其在枝(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)富(fu)(fu)集(ji)(ji)，從(cong)而(er)(er)(er)(er)(er)減輕碳(tan)、氮和(he)(he)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀(guan)偏(pian)析(xi)。對于(yu)(yu)(yu)硅(gui)元素，壓(ya)力一定時，凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)其分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)從(cong)小(xiao)于(yu)(yu)(yu)1逐步向大于(yu)(yu)(yu)1過(guo)(guo)渡，使(shi)得枝(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度呈現出(chu)先增(zeng)大后(hou)(hou)減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)；而(er)(er)(er)(er)(er)當(dang)壓(ya)力增(zeng)加到1000MPa時，整個凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)始終大于(yu)(yu)(yu)1,枝(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度隨(sui)著液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)(er)(er)(er)減小(xiao)，進而(er)(er)(er)(er)(er)導(dao)致枝(zhi)晶(jing)(jing)界處(chu)貧硅(gui)，偏(pian)析(xi)加劇。

6. 元素擴(kuo)散系數

  擴(kuo)散是(shi)指晶體(ti)中原子（或(huo)離(li)子）由熱運動產生的遷(qian)移過程，合金元(yuan)素的擴(kuo)自始至終(zhong)貫穿金屬或(huo)者(zhe)合金發生相(xiang)變、組(zu)織轉變、結晶和再(zai)結晶等過程。各元(yuan)素的擴(kuo)散系(xi)數D是(shi)體(ti)系(xi)的動態性(xing)質(zhi)之一(yi)(yi)，由菲克第一(yi)(yi)定律可(ke)知(zhi)，擴(kuo)散系(xi)數是(shi)元(yuan)素在單位(wei)時間每單位(wei)濃度(du)(du)梯度(du)(du)的條件下沿擴(kuo)散方(fang)向(xiang)垂直通(tong)過單位(wei)面積的質(zhi)量或(huo)物質(zhi)的量，可(ke)由阿倫尼烏斯方(fang)程進行描述，即

  式中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，kb為玻爾茲(zi)曼常數(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激活能；T為溫度(du)(du)；A為常數(shu)(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適(shi)用于(yu)(yu)所(suo)有類型(xing)的(de)(de)(de)固態(tai)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)過程，不同(tong)元素(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)區別僅僅在(zai)(zai)于(yu)(yu)A和(he)(he)(he)ΔGm的(de)(de)(de)不同(tong)。從(cong)式（2-178)可以看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激活能ΔGm的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)而減小(xiao)(xiao)；反之，激活能ΔGm越(yue)小(xiao)(xiao)，元素(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)越(yue)大(da)(da)(da)，元素(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)越(yue)容易(yi)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼凝固過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)各元素(su)(su)在(zai)(zai)不同(tong)壓力(li)(li)下的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)如(ru)圖2-103所(suo)示(shi)。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)元素(su)(su)i(i=碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)(meng)、鉬、鉻(ge)和(he)(he)(he)硅）的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)(da)1~2個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)(liang)級，這主要是由于(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)晶(jing)(jing)胞（面心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)致(zhi)密(mi)度(du)(du)為0.74,大(da)(da)(da)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)晶(jing)(jing)胞（體(ti)心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)致(zhi)密(mi)度(du)(du)（0.68),而致(zhi)密(mi)度(du)(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)結構中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，原子(zi)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)激活能較高，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)(xiao)。此外，間隙原子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激活能均比(bi)置(zhi)換原子(zi)的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)［145],因此元素(su)(su)碳(tan)和(he)(he)(he)氮(dan)無論在(zai)(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)還是奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)元素(su)(su)錳(meng)(meng)、鉬、鉻(ge)和(he)(he)(he)硅的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)2~3個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)(liang)級，如(ru)圖2-103所(suo)示(shi)。同(tong)時(shi)隨著壓力(li)(li)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，碳(tan)和(he)(he)(he)氮(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化(hua)量(liang)(liang)均大(da)(da)(da)于(yu)(yu)錳(meng)(meng)、鉬、鉻(ge)和(he)(he)(he)硅；增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)(li)減小(xiao)(xiao)了鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制(zhi)了氮(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)；增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)(li)減小(xiao)(xiao)了鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，但增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)了奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)(jia)速了其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)。因此，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)(li)對不同(tong)元素(su)(su)在(zai)(zai)不同(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)不同(tong)，但總體(ti)來講，壓力(li)(li)對擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)較小(xiao)(xiao)，在(zai)(zai)100MPa以內可以忽略。

7. 晶粒形核

 a. 臨界形核半徑

   根據經典形(xing)核理論可知，均質(zhi)形(xing)核過程中臨(lin)形(xing)核半徑r與(yu)相(xiang)變(bian)驅動(dong)力ΔGL→S,P之間的(de)關系為

   在19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)可由Thermo-Calc 熱(re)力(li)(li)(li)學軟件進(jin)行(xing)計算(suan)，結果如圖2-104所示。凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化規律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)和奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)基本(ben)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)系在0.1MPa、10MPa和100MPa下凝(ning)固(gu)(gu)時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)減小(xiao)呈現出先(xian)增大(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)趨勢。凝(ning)固(gu)(gu)初(chu)期發生L→8轉變(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)(wei)生成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)隨(sui)著(zhu)凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)進(jin)行(xing)而不(bu)斷增大(da)，直至發生L+8→γ轉變(bian)(bian)。此時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)達到(dao)峰(feng)值(zhi)，且壓(ya)力(li)(li)(li)越大(da)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)峰(feng)值(zhi)越小(xiao)，而達到(dao)峰(feng)值(zhi)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)越大(da)，因此加(jia)壓(ya)有助于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)提前達到(dao)峰(feng)值(zhi)；隨(sui)著(zhu)凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)繼續(xu)進(jin)行(xing)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)步向(xiang)奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)(bian)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)不(bu)斷減小(xiao)，直至鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而凝(ning)固(gu)(gu)壓(ya)力(li)(li)(li)為(wei)(wei)1000MPa時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)在整個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中呈持續(xu)增大(da)的(de)(de)(de)(de)趨勢。

   相(xiang)(xiang)比之(zhi)下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和(he)1000MPa的凝(ning)固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，無論L→Y、L+8→y,還是L→8+y轉(zhuan)變(bian)，奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ作為生成相(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)力(li)(li)(li)變(bian)化呈單調性(xing)，均(jun)隨著壓力(li)(li)(li)的增(zeng)加(jia)而增(zeng)大(da)。因此(ci)，增(zeng)加(jia)壓力(li)(li)(li)有助于(yu)提升(sheng)凝(ning)固(gu)過(guo)程相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)趨勢，即均(jun)增(zeng)大(da)了L→8、L→γ以及(ji)L+8→y相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)過(guo)程中(zhong)(zhong)生成相(xiang)(xiang)的相(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)力(li)(li)(li)，有利于(yu)促進(jin)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固(gu)過(guo)程的進(jin)行(xing)，這主(zhu)要是因為鐵素體相(xiang)(xiang)δ和(he)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ的比體積均(jun)小于(yu)液相(xiang)(xiang)。

   根據式（2-179),不(bu)同壓力下晶粒的臨(lin)界形核半(ban)徑與相變(bian)驅動力的關系為

 b. 形核(he)率

   單位體積液相在單位時間(jian)(jian)內所形(xing)(xing)(xing)成的晶核(he)數目稱為形(xing)(xing)(xing)核(he)率，經典(dian)形(xing)(xing)(xing)核(he)理論給出了形(xing)(xing)(xing)核(he)率N與擴(kuo)散激活(huo)能ΔGm和形(xing)(xing)(xing)核(he)功ΔG*之(zhi)間(jian)(jian)的關(guan)系，即(ji)

   從式(shi)（2-185)中可以(yi)看出，形(xing)核(he)功(gong)ΔG隨(sui)(sui)著相(xiang)變驅動力(li)ΔGL→s,P的(de)(de)(de)增大而(er)(er)減小(xiao)(xiao)，因(yin)此(ci)增加(jia)凝固(gu)壓(ya)力(li)有利于形(xing)核(he)功(gong)ΔG的(de)(de)(de)降(jiang)低（ΔG+ΔP<ΔG),進而(er)(er)增大形(xing)核(he)率N.此(ci)外(wai)，從壓(ya)力(li)對擴(kuo)散(san)(san)系(xi)數(shu)的(de)(de)(de)影響可以(yi)得(de)出，隨(sui)(sui)著壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)增加(jia)，擴(kuo)散(san)(san)激活(huo)能ΔGm的(de)(de)(de)變化(hua)較(jiao)小(xiao)(xiao)，在較(jiao)低壓(ya)力(li)下(xia)，擴(kuo)散(san)(san)激活(huo)能ΔG的(de)(de)(de)變化(hua)可以(yi)忽(hu)略。結合式(shi)（2-183)可知，加(jia)壓(ya)通過減小(xiao)(xiao)形(xing)核(he)功(gong)ΔG,使(shi)得(de)形(xing)核(he)率N呈指數(shu)增長，達(da)到細化(hua)晶粒的(de)(de)(de)效果(guo)。

8. 密度和熱(re)膨脹(zhang)系(xi)數

  密(mi)度(du)(du)表(biao)(biao)示(shi)(shi)物質疏密(mi)程(cheng)度(du)(du)，H13密(mi)度(du)(du)隨(sui)壓(ya)(ya)力和(he)(he)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線如圖2-105所(suo)(suo)示(shi)(shi)。其(qi)中(zhong)，點S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)L2分(fen)別(bie)對應(ying)H13凝固過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)開始和(he)(he)結束(shu)點；S1和(he)(he)S2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)(biao)不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力下(xia)H13的(de)(de)固相(xiang)(xiang)(xiang)點；E1和(he)(he)E2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)(biao)不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→γ開始點；B1和(he)(he)B2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)(biao)不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L+8→y開始點；L1和(he)(he)L2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)(biao)不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→8開始點，即H13的(de)(de)凝固開始點；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)(biao)示(shi)(shi)液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)度(du)(du)隨(sui)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線，相(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)固相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)度(du)(du)隨(sui)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線分(fen)別(bie)如線S1So和(he)(he)S2So所(suo)(suo)示(shi)(shi)。線L2Lo和(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)S1So相(xiang)(xiang)(xiang)互(hu)重(zhong)合，表(biao)(biao)明壓(ya)(ya)力從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)(ya)力對固相(xiang)(xiang)(xiang)液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)度(du)(du)以及熱(re)膨脹系(xi)數(shu)的(de)(de)影(ying)響幾乎可以忽略不計，熱(re)膨脹系(xi)數(shu)約(yue)為2x10-4。

  S1L1(0.1Mpa、1MPa和2MPa)和S2L2(1000MPa)分別代表不同(tong)壓(ya)力下液、δ和γ混(hun)合(he)相(xiang)密度(du)隨溫度(du)的變(bian)化規律(lv)。當溫度(du)一(yi)定時，壓(ya)力從0.1MPa 增加至1000MPa,混(hun)合(he)相(xiang)密度(du)變(bian)化幅度(du)較大，其主(zhu)要(yao)原因如下：

   a. 加(jia)壓提高(gao)了固（S1→S2)、液(ye)相溫度(du)（L→L2),使得凝固區(qu)間向(xiang)高(gao)溫區(qu)移(yi)動（S,L1S2L2),進而(er)導致在溫度(du)一定時，混合相中固相的體積分數(shu)(shu)增大(da)，液(ye)相體積分數(shu)(shu)相應減小。

   b. 混合相(xiang)中，固相(xiang)密度(du)(du)（8和(he)γ)大于(yu)液相(xiang)密度(du)(du)，且(qie)隨壓(ya)力(li)的變化幅度(du)(du)較小。

  此外，凝固過程(cheng)中（S1L1和(he)(he)S2L2),密度的波動主要由相(xiang)變（L→y;L+δ→Y和(he)(he)L→8)導致各相(xiang)體積分數(shu)變化所導致。

9. 焓(han)、凝固潛熱以及(ji)比熱

  焓(han)(han)為熱力學中表示物質系統能量(liang)狀態(tai)的(de)一個(ge)狀態(tai)參數(shu)，每千克物質的(de)焓(han)(han)為比焓(han)(han)，即(ji)

  式中(zhong)，h為(wei)比(bi)(bi)焓(han)(han)(han)；m為(wei)質(zhi)量；U為(wei)內(nei)能(neng)(neng)；P為(wei)壓(ya)力；V為(wei)體積。由式（2-186)可知(zhi)，當(dang)內(nei)能(neng)(neng)和(he)質(zhi)量一(yi)定時，比(bi)(bi)焓(han)(han)(han)h與PV成正比(bi)(bi)。當(dang)壓(ya)力小于1000MPa時，加壓(ya)對液(ye)相和(he)固相密度的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)幾(ji)乎(hu)可以忽略(lve)不(bu)計，因而對體積的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)微(wei)乎(hu)其(qi)微(wei)。那(nei)么，比(bi)(bi)焓(han)(han)(han)主要受壓(ya)力的(de)影(ying)響(xiang)(xiang)，當(dang)壓(ya)力從0.1MPa增(zeng)加至1000MPa時，比(bi)(bi)焓(han)(han)(han)明顯增(zeng)大(da)，但(dan)當(dang)壓(ya)力低于2MPa時，比(bi)(bi)焓(han)(han)(han)幾(ji)乎(hu)保持(chi)不(bu)變，如圖(tu)2-106所示。在凝固過程中(zhong)（L1S1和(he)L2S2),當(dang)溫度一(yi)定時，H13整(zheng)個熱力學體系(xi)的(de)比(bi)(bi)焓(han)(han)(han)隨(sui)壓(ya)力的(de)變化趨勢非常復雜(za)，主要原因如下：

   a. 凝(ning)固(gu)過程(cheng)中存在凝(ning)固(gu)潛熱的釋放(fang)，且潛熱釋放(fang)與固(gu)相體(ti)積分(fen)數直接相關。

   b. 當溫(wen)度(du)一定(ding)時，固相(xiang)體(ti)積分數(shu)隨不同壓(ya)力的變化而變化。

  根據比(bi)焓隨溫度的(de)(de)變(bian)化(hua)曲線(xian)，可得H13的(de)(de)凝(ning)(ning)固潛熱為221.3kJ/kgl1511;由(you)比(bi)焓溫度變(bian)化(hua)曲線(xian)的(de)(de)斜率(lv)可得，液、固相比(bi)熱分(fen)比(bi)為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當(dang)壓(ya)(ya)力低(di)于1000MPa時，凝(ning)(ning)固潛熱，液、固相比(bi)熱隨壓(ya)(ya)力的(de)(de)變(bian)化(hua)均可忽(hu)略不(bu)計，如圖(tu)2-106所示(shi)。