在(zai)加(jia)壓(ya)(ya)冶(ye)煉過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)控制對(dui)保障高氮鋼(gang)(gang)具備致密的(de)(de)宏觀組(zu)織和(he)(he)優異性能尤為重要。目前(qian)，經證實，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要通(tong)過(guo)(guo)(guo)兩種(zhong)(zhong)方式對(dui)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)和(he)(he)組(zu)織產生(sheng)影響(xiang)(xiang)：一種(zhong)(zhong)方式是宏觀尺度上機械(xie)作用(yong)導致的(de)(de)物理變化(hua)，如(ru)改變鑄錠(ding)和(he)(he)鑄型(xing)間(jian)的(de)(de)熱(re)(re)交換、冷卻速(su)率以(yi)及充型(xing)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)控制等(deng)，另(ling)一種(zhong)(zhong)方式是微(wei)觀尺度上的(de)(de)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)變化(hua)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)作為基本熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)之一，對(dui)有(you)(you)氣相參(can)與(yu)的(de)(de)冶(ye)金反應(ying)和(he)(he)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)具有(you)(you)十分重要的(de)(de)影響(xiang)(xiang)；增加(jia)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)提高冶(ye)金反應(ying)速(su)率的(de)(de)同時，能夠(gou)顯著增加(jia)鋼(gang)(gang)液(ye)中(zhong)氮、鈣和(he)(he)鎂的(de)(de)溶解度，提高其收得率，進而(er)充分發揮其凈化(hua)鋼(gang)(gang)液(ye)或(huo)合金化(hua)作用(yong)；在(zai)低(di)壓(ya)(ya)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)相圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)的(de)(de)影響(xiang)(xiang)可以(yi)忽略不計，但在(zai)高壓(ya)(ya)下，相圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)隨之發生(sheng)改變，進而(er)改變常規條件下的(de)(de)凝(ning)固(gu)模式，從(cong)而(er)有(you)(you)利于(yu)一些新相或(huo)新材料(liao)結構(gou)的(de)(de)生(sheng)成。
壓(ya)力(li)(li)對材料(liao)組織(zhi)和性能的(de)影(ying)響已經(jing)引(yin)起了廣(guang)泛關注，自(zi)諾貝(bei)爾獎獲得(de)者(zhe)Bridgman 開展相關研(yan)究(jiu)以來,材料(liao)熱力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化規律(lv)就已經(jing)得(de)到了大量研(yan)究(jiu),這些研(yan)究(jiu)主要(yao)采用相圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方式(shi)完成(cheng)，且(qie)主要(yao)集(ji)中在有色金(jin)屬合金(jin)材料(liao)方面(mian)，如(ru)Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和Cd-Zn等;所研(yan)究(jiu)的(de)熱力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數主要(yao)包括(kuo)相圖、摩(mo)爾體積、共(gong)晶(jing)溫度、初始轉變相類型、共(gong)晶(jing)點(dian)成(cheng)分、晶(jing)粒形核以及擴散系(xi)數等方面(mian)。研(yan)究(jiu)表(biao)明，高(gao)壓(ya)下（數量級約為10GPa)的(de)熱力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數與常壓(ya)下存在明顯差異,而(er)這些差異有助于(yu)闡明壓(ya)力(li)(li)對組織(zhi)的(de)影(ying)響機理。
同樣，在壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)影響鋼(gang)鐵(tie)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)方面(mian)(mian)，有研究人員初步探討了鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)在高壓(ya)(ya)下(xia)的相(xiang)(xiang)轉變(bian)、固(gu)(gu)／液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)線(xian)溫度(du)和(he)擴散(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)等(deng)。所(suo)選(xuan)體(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)有Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高錳(meng)鋼(gang)）等(deng)。高壓(ya)(ya)下(xia)的Fe-C相(xiang)(xiang)圖(tu)見圖(tu)2-91,隨著壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)增大(da)，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)α和(he)δ區域(yu)不斷減小(xiao)，奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ區域(yu)不斷增大(da)，當(dang)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)增加至(zhi)2000MPa時(shi)，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)α和(he)8區域(yu)幾(ji)乎消(xiao)失。但與有色(se)金屬方面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)比，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)的凝(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)組成(cheng)、熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)方面(mian)(mian)的研究依然十分(fen)貧瘠。本(ben)節將以含氮鋼(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分(fen)別(bie)討論，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對凝(ning)固(gu)(gu)過程中相(xiang)(xiang)變(bian)、熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)（相(xiang)(xiang)質量分(fen)數(shu)、凝(ning)固(gu)(gu)模式、固(gu)(gu)／液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)線(xian)、體(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)氮溶(rong)解(jie)度(du)、相(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動力(li)(li)(li)和(he)分(fen)配系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)等(deng)）和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)（擴散(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)）的影響規律，從(cong)而(er)系(xi)(xi)(xi)(xi)統論述壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對鋼(gang)鐵(tie)材料(liao)凝(ning)固(gu)(gu)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)的影響規律。
1. 凝固相(xiang)變(bian)
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)是用(yong)來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)系(xi)統的(de)(de)組(zu)成與熱(re)(re)力學(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)（如(ru)(ru)溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)(he)壓(ya)力）之間關系(xi)的(de)(de)一種圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)形(xing)，它可以提供壓(ya)力和(he)(he)(he)(he)(he)其他(ta)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關熱(re)(re)力學(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)之間的(de)(de)關系(xi)，這(zhe)些熱(re)(re)力學(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)包(bao)含(han)了相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)(he)元素的(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)分(fen)(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)等。因(yin)此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)是探討壓(ya)力對熱(re)(re)力學(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)影響(xiang)規律的(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在(zai)0.1MPa 下隨氮(dan)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)的(de)(de)垂直截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的(de)(de)區(qu)(qu)域如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-91(a)所示(shi)(shi)。圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)七個相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)(fen)別為(wei)三(san)(san)(san)個單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)(he)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)(he)(he)8+γ;一個三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)(qu)L+8+γ是一個曲(qu)邊(bian)三(san)(san)(san)角形(xing)，三(san)(san)(san)個頂點（A、B和(he)(he)(he)(he)(he)C)分(fen)(fen)(fen)(fen)別與三(san)(san)(san)個單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)(he)(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接(jie)，且(qie)居中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)下方。根據曲(qu)邊(bian)三(san)(san)(san)角形(xing)的(de)(de)判定原則(ze)［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)內發生了包(bao)晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)(fen)別發生了L→8、L→y和(he)(he)(he)(he)(he)δ→y.在(zai)10MPa和(he)(he)(he)(he)(he)100MPa下，隨氮(dan)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)的(de)(de)垂直截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)(he)(he)（c)所示(shi)(shi)，對比可以看出，10MPa和(he)(he)(he)(he)(he)100MPa下相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)數(shu)(shu)量和(he)(he)(he)(he)(he)類型(xing)與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下，隨氮(dan)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)的(de)(de)垂直截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)存(cun)在(zai)兩(liang)個單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)(he)(he)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)消失，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(d)所示(shi)(shi)。
相圖中三相共(gong)存區(qu) L+8+y 隨壓力(li)(li)的(de)變化規律如圖2-93所(suo)示，在(zai)0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)(he)1000MPa下，A點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分(fen)別為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)(he)（0%,1537.02K),B點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分(fen)別為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)(he)（0.933%,1611.62K),C點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分(fen)別為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)(he)（0.901%,1666.65K).隨著壓力(li)(li)的(de)增(zeng)加，A和(he)(he)C點(dian)向(xiang)(xiang)(xiang)低(di)氮區(qu)移動(dong)(dong)，B點(dian)向(xiang)(xiang)(xiang)高氮區(qu)移動(dong)(dong)，整(zheng)個(ge)區(qu)域(yu)向(xiang)(xiang)(xiang)高溫區(qu)移動(dong)(dong)，且(qie)三相共(gong)存區(qu)L+8+y呈增(zeng)大趨勢，曲邊三角(jiao)形(xing)的(de)形(xing)狀(zhuang)逐漸由“?”向(xiang)(xiang)(xiang)“Δ”轉(zhuan)變［137],相轉(zhuan)變方(fang)式逐步由包(bao)晶(jing)反(fan)應（L+δ→y)向(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)晶(jing)反(fan)應（L→8+y)過渡，即當壓力(li)(li)分(fen)別為(wei)0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa時(shi)，凝固過程為(wei)包(bao)晶(jing)反(fan)應，而1000MPa時(shi)為(wei)共(gong)晶(jing)反(fan)應。
為(wei)了進一步(bu)說明(ming)壓力對凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響規律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化規律如(ru)圖2-94所示。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)固(gu)(gu)(gu)時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)呈現(xian)出先增(zeng)(zeng)大(da)(da)后減(jian)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)，拐(guai)點(dian)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)P1、P2和(he)P3,如(ru)圖2-94(a)所示；而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈現(xian)出連(lian)續增(zeng)(zeng)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)變化拐(guai)點(dian)P1、P2和(he)P3的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出現(xian)位置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)圖2-94(b)所示。當(dang)高(gao)于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)而增(zeng)(zeng)加(jia)，此時(shi)無(wu)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出現(xian)，即(ji)(ji)發(fa)生(sheng)液固(gu)(gu)(gu)轉(zhuan)變（L→8);當(dang)低(di)于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)而減(jian)小(xiao)，而奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)(zhu)漸增(zeng)(zeng)加(jia)，即(ji)(ji)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)(sui)著奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)成逐(zhu)(zhu)漸消失，發(fa)生(sheng)包晶(jing)(jing)反應(ying)（L+8→y);而1000MPa下，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)均隨(sui)(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)而逐(zhu)(zhu)步(bu)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，直至凝(ning)固(gu)(gu)(gu)結束，表明(ming)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同時(shi)從液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)析出，即(ji)(ji)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程發(fa)生(sheng)共晶(jing)(jing)反應(ying)（L→8+y).這也證明(ming)了隨(sui)(sui)著壓力的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變方式逐(zhu)(zhu)漸由包晶(jing)(jing)反應(ying)（L+8→y)向共晶(jing)(jing)反應(ying)（L→8+y)過渡(du)。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固過程(cheng)中鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的單相(xiang)(xiang)區(qu)隨(sui)壓力(li)(li)的變化規律(lv)如(ru)(ru)圖2-95所示(shi)。當(dang)壓力(li)(li)從0.1MPa增加(jia)到100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊界(jie)變化較小(xiao)，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)(ti)向(xiang)高(gao)溫端移(yi)動，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成區(qu)域(yu)逐漸減(jian)小(xiao)；當(dang)壓力(li)(li)進一(yi)步增加(jia)到1000MPa時(shi)，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)區(qu)幾乎從隨(sui)氮(dan)質量分(fen)數變化的垂直截面(mian)相(xiang)(xiang)圖中消失，如(ru)(ru)圖2-95(a)所示(shi)，即增加(jia)壓力(li)(li)有助于鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)δ的消失［138].而對于奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨(sui)著(zhu)壓力(li)(li)的增加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊界(jie)向(xiang)高(gao)溫段(duan)移(yi)動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)(ti)向(xiang)高(gao)氮(dan)區(qu)移(yi)動，整個區(qu)域(yu)呈增大(da)趨(qu)勢，如(ru)(ru)圖2-95(b)所示(shi)。
2. 凝固模式
不銹鋼的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)根(gen)據凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種類(lei)和相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)類(lei)型(xing)(xing)通(tong)常分為(wei)(wei)四(si)類(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)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)主(zhu)要(yao)受合金成(cheng)分和凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條件的(de)影響，在合金成(cheng)分一定的(de)情況下，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)主(zhu)要(yao)由(you)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條件決定。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在不同壓力(li)下的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序，如圖2-96所(suo)示，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)(wei)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在各壓力(li)下的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)均(jun)為(wei)(wei)FA型(xing)(xing)。以(yi)0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程為(wei)(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程分為(wei)(wei)三個階(jie)段，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初期，發(fa)生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)反(fan)應(ying)；當固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數(shu)升(sheng)至0.05左右時，發(fa)生包晶反(fan)應(ying)（L+δ→y),奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開(kai)始形成(cheng)，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此時體系(xi)中固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由(you)8和γ共同組成(cheng)；在凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)末(mo)期，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消(xiao)失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)(zhi)接轉(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)(zhi)到凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束后，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)單一的(de)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因(yin)此，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含(han)氮(dan)鋼的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序為(wei)(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)(ning)固相(xiang)變(bian)(bian)順序(xu)可(ke)(ke)知，當壓(ya)(ya)力(li)從(cong)0.1MPa增加到(dao)100MPa時(shi)(shi)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)的凝(ning)(ning)固模式(shi)依(yi)舊為FA型。然而，當壓(ya)(ya)力(li)達到(dao)1000MPa時(shi)(shi)，凝(ning)(ning)固過程中(zhong)包(bao)晶反應（L+8→y)轉(zhuan)變(bian)(bian)為共晶反應（L→8+y),其相(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)順序(xu)發生明顯(xian)變(bian)(bian)化，如圖2-96所示(shi)。1000MPa下凝(ning)(ning)固相(xiang)變(bian)(bian)順序(xu)可(ke)(ke)歸結為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當(dang)壓(ya)力(li)(li)逐漸由(you)0.1MPa增(zeng)(zeng)加(jia)至(zhi)1000MPa時，L→8相轉變(bian)的(de)(de)(de)溫度區間由(you)3.86K降(jiang)至(zhi)0.079K,奧(ao)氏體(ti)相γ形成(cheng)(cheng)時的(de)(de)(de)固(gu)相質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)由(you)0.05降(jiang)至(zhi)0.00075（圖2-96),同時相圖中C點（圖2-93)氮質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)由(you)0.934%降(jiang)低至(zhi)0.901%,固(gu)相質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)十分(fen)逼(bi)近本(ben)(ben)體(ti)氮質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)0.9%,即(ji)L→8相轉變(bian)區間基本(ben)(ben)消失(shi)。因(yin)此，隨著(zhu)壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)模式呈現由(you)FA型(xing)向A型(xing)轉變(bian)的(de)(de)(de)趨勢，這主要是由(you)于增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)(li)有(you)助于比體(ti)積小的(de)(de)(de)相形成(cheng)(cheng)（γ相的(de)(de)(de)比體(ti)積小于8相）,即(ji)加(jia)壓(ya)抑制(zhi)了8相的(de)(de)(de)形成(cheng)(cheng)，使(shi)凝(ning)固(gu)模式發生(sheng)改變(bian)。
3. 固／液相(xiang)線
凝(ning)固(gu)存在凝(ning)固(gu)潛(qian)熱的釋(shi)放和體(ti)積(ji)的收縮(suo)，屬于一級相變(bian)，因而可(ke)以采用克拉佩(pei)龍方程來(lai)描述壓力與相變(bian)溫度之間的關(guan)系，即
4. 氮溶解度
溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)是影(ying)響(xiang)合金體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)的重要(yao)因(yin)(yin)素之(zhi)(zhi)一。從(cong)圖2-98中可(ke)以看出(chu)，隨著(zhu)(zhu)液相(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的降(jiang)低(di)(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)逐漸(jian)升高，直(zhi)(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)液相(xiang)線(xian)（凝(ning)固初期(qi)）時達到(dao)一個(ge)峰(feng)值（A點(dian)）。隨著(zhu)(zhu)凝(ning)固的進行(xing)，發(fa)生(sheng)L→8液固相(xiang)轉(zhuan)變，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)較小的鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8形成，導致了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)迅(xun)速(su)(su)降(jiang)低(di)(di)，直(zhi)(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ析出(chu)點(dian)（即(ji)L+δ→y轉(zhuan)變點(dian)），此時體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)最小（B點(dian)），即(ji)出(chu)現“鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖2-99所示(shi)。隨著(zhu)(zhu)凝(ning)固的繼(ji)(ji)續進行(xing)，固相(xiang)中鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8的質量(liang)分(fen)數(shu)減小，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)較大(da)(da)的奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ相(xiang)應地增(zeng)加(jia)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)又逐步增(zeng)大(da)(da)，直(zhi)(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)固相(xiang)線(xian)（凝(ning)固結(jie)束(shu)，即(ji)C點(dian)）。凝(ning)固結(jie)束(shu)后(hou)，隨著(zhu)(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的繼(ji)(ji)續降(jiang)低(di)(di)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)將繼(ji)(ji)續增(zeng)大(da)(da)，這主要(yao)是由體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)發(fa)生(sheng)固固轉(zhuan)變δ→y(C和(he)D點(dian)之(zhi)(zhi)間）和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)隨著(zhu)(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的降(jiang)低(di)(di)而增(zeng)加(jia)（D和(he)E點(dian)之(zhi)(zhi)間）兩方面(mian)原(yuan)因(yin)(yin)所導致的。此外，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)在(zai)C和(he)D點(dian)之(zhi)(zhi)間的增(zeng)長速(su)(su)率明(ming)顯大(da)(da)于D和(he)E點(dian)之(zhi)(zhi)間，這主要(yao)歸因(yin)(yin)于C和(he)D點(dian)之(zhi)(zhi)間貧氮(dan)(dan)(dan)(dan)相(xiang)（鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8)的消(xiao)失加(jia)速(su)(su)了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)的增(zeng)長。在(zai)整(zheng)個(ge)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中（A和(he)C點(dian)之(zhi)(zhi)間），氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)的變化范圍為0.255%~0.648%.由此可(ke)見(jian)，在(zai)0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中氮(dan)(dan)(dan)(dan)的質量(liang)分(fen)數(shu)達到(dao)0.9%而不產生(sheng)嚴(yan)重的氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔(kong)缺陷(xian)，是很難實現的。
0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)19Cr14MnxN氮溶(rong)解度(du)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)變化規律(lv)如(ru)圖2-99所示(shi)，0.1MPa下(xia)，氮溶(rong)解度(du)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)變化規律(lv)存在明顯的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體阱(jing)(jing)，“鐵(tie)素體阱(jing)(jing)”本質上是在固相中奧氏體形成元(yuan)素質量分數較低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，鐵(tie)素體相δ在凝(ning)固初期析(xi)出，導致體系氮溶(rong)解度(du)快(kuai)速降低(di)(di)的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)；凝(ning)固過(guo)程(cheng)中鐵(tie)素體阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)出現會加(jia)(jia)劇局(ju)部(bu)氮析(xi)出的(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)，造(zao)成局(ju)部(bu)氮分布(bu)均(jun)勻性(xing)差等缺陷，更甚者會導致大(da)量氣孔(kong)缺陷的(de)(de)(de)(de)形成，進而影響(xiang)后續加(jia)(jia)工工藝，大(da)幅度(du)降低(di)(di)了材料的(de)(de)(de)(de)成材率。然而，隨著壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，鐵(tie)素體阱(jing)(jing)減小，當壓(ya)力(li)(li)增加(jia)(jia)到1MPa時(shi)，鐵(tie)素體阱(jing)(jing)完全消失，且在體系整(zheng)個凝(ning)固過(guo)程(cheng)中，氮溶(rong)解度(du)始終處于增大(da)的(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)。因此，對19Cr14MnxN而言，增加(jia)(jia)壓(ya)力(li)(li)能夠有效(xiao)地增加(jia)(jia)體系氮溶(rong)解度(du)，避免鐵(tie)素體阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)(de)形成，從(cong)而減小了凝(ning)固過(guo)程(cheng)中氣孔(kong)缺陷的(de)(de)(de)(de)形成趨勢(shi)。
5. 元素分配系數
凝固過程中(zhong)，合(he)金(jin)元(yuan)素在(zai)固／液界面處發生質(zhi)(zhi)量分數的(de)(de)再分配，導致了合(he)金(jin)元(yuan)素在(zai)鑄錠(ding)內分布的(de)(de)不均(jun)勻性，最(zui)終形成(cheng)偏析(xi)。溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)再分配的(de)(de)程度通常采用溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)分配系(xi)數ko進行表征，即平衡凝固過程中(zhong)固相中(zhong)溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分數Cs與液相中(zhong)溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量分數CL之間比值：
對于(yu)二(er)元合(he)金體系，溶(rong)(rong)(rong)質(zhi)分(fen)配系數(shu)(shu)o通常可(ke)以(yi)由相(xiang)圖(tu)中固(gu)(gu)(gu)／液相(xiang)線斜率獲得；而對于(yu)多元合(he)金體系，難以(yi)利(li)用相(xiang)圖(tu)進(jin)行(xing)(xing)計(ji)算，但可(ke)基于(yu)準確可(ke)靠的熱(re)力學(xue)數(shu)(shu)據，利(li)用溶(rong)(rong)(rong)質(zhi)在固(gu)(gu)(gu)／液相(xiang)中化(hua)學(xue)位相(xiang)等的原理進(jin)行(xing)(xing)計(ji)算。由于(yu)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固(gu)(gu)(gu)時(shi)，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)轉變(bian)過程中存在鐵素體相(xiang)8和(he)奧(ao)氏體相(xiang)γ共存的階(jie)段，因而結合(he)凝固(gu)(gu)(gu)過程中相(xiang)質(zhi)量分(fen)數(shu)(shu)以(yi)及各相(xiang)中元素質(zhi)量分(fen)數(shu)(shu)，采用式（2-177)可(ke)計(ji)算各元素的溶(rong)(rong)(rong)質(zhi)分(fen)配系數(shu)(shu)，即
式中，k為(wei)元(yuan)素i的分配系數(shu)；ws和wy分別(bie)為(wei)鐵素體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ的質量分數(shu)；Cs,i和Cy,;分別(bie)為(wei)元(yuan)素i在(zai)鐵素體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ中的質量分數(shu)。
在(zai)0.1MPa下的凝固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼各元(yuan)素(su)溶(rong)(rong)質分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)的變化規律(lv)如(ru)圖2-100所示。固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由單一鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共(gong)存時(shi)，各元(yuan)素(su)分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)的變化趨勢出現了(le)明顯的拐點，這主要(yao)是由于各元(yuan)在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)差異較大(da)。結(jie)合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)(gu)(gu)時(shi)的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序可知，在(zai)凝固(gu)(gu)(gu)初期，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)(zhong)各元(yuan)素(su)溶(rong)(rong)質分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)分別為(wei)：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)凝固(gu)(gu)(gu)末期，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)各元(yuan)素(su)溶(rong)(rong)質分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)分別為(wei)：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由此(ci)可知，碳、氮(dan)、錳(meng)和(he)(he)(he)硅在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)的分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)大(da)于鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因(yin)而(er)(er)，在(zai)發生L+8→γ轉變時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減(jian)少，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增加，致使碳、氮(dan)、錳(meng)和(he)(he)(he)硅的分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數(shu)的減(jian)小(xiao)逐(zhu)漸增大(da)。而(er)(er)對于鉬和(he)(he)(he)鉻，它們在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)的分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)小(xiao)于鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致鉬和(he)(he)(he)鉻的分配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數(shu)的減(jian)小(xiao)而(er)(er)逐(zhu)漸減(jian)小(xiao)，如(ru)圖2-100所示。
在(zai)10MPa 和(he)(he)100MPa下，各(ge)元素(su)(su)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)(ru)圖(tu)2-101所示。而(er)(er)(er)在(zai)1000MPa下，除凝(ning)固(gu)(gu)初期（液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)十分(fen)接(jie)近于(yu)1時）固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由單一鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8組成外，在(zai)后續(xu)凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，由于(yu)發(fa)生(sheng)了(le)(le)共(gong)晶(jing)(jing)轉變L→y+8,固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)均(jun)隨著液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)增(zeng)大(da)，因而(er)(er)(er)各(ge)元素(su)(su)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)為平滑曲線，無明(ming)顯拐(guai)點出現，如(ru)(ru)圖(tu)2-101所示。此外，隨著壓(ya)(ya)(ya)力(li)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)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)均(jun)減(jian)(jian)小(xiao)，且(qie)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)幅度(du)大(da)于(yu)鉬(mu)(mu)，因而(er)(er)(er)壓(ya)(ya)(ya)力(li)有利于(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鉬(mu)(mu)和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)富(fu)集，進而(er)(er)(er)加劇了(le)(le)鉬(mu)(mu)和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)微觀偏析，如(ru)(ru)圖(tu)2-102所示。對于(yu)元素(su)(su)碳(tan)、氮和(he)(he)鉻，元素(su)(su)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著壓(ya)(ya)(ya)增(zeng)加而(er)(er)(er)增(zeng)大(da)，且(qie)始終(zhong)小(xiao)于(yu)1,因而(er)(er)(er)增(zeng)加壓(ya)(ya)(ya)力(li)有助于(yu)緩(huan)解其在(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)富(fu)集，從而(er)(er)(er)減(jian)(jian)輕碳(tan)、氮和(he)(he)鉻的(de)(de)(de)(de)(de)微觀偏析。對于(yu)硅(gui)(gui)元素(su)(su)，壓(ya)(ya)(ya)力(li)一定時，凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)其分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)從小(xiao)于(yu)1逐步向大(da)于(yu)1過(guo)渡，使得枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)呈現出先增(zeng)大(da)后減(jian)(jian)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢；而(er)(er)(er)當壓(ya)(ya)(ya)力(li)增(zeng)加到1000MPa時，整個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)始終(zhong)大(da)于(yu)1,枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)隨著液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)減(jian)(jian)小(xiao)，進而(er)(er)(er)導致枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)界(jie)處貧硅(gui)(gui)，偏析加劇。
6. 元素擴(kuo)散(san)系數(shu)
擴散(san)(san)是指晶體(ti)中原子(zi)（或離子(zi)）由(you)熱運動產生(sheng)的遷移(yi)過程(cheng)，合(he)金元(yuan)素(su)的擴自(zi)始至終貫穿(chuan)金屬或者(zhe)合(he)金發生(sheng)相變、組織轉變、結(jie)晶和再結(jie)晶等過程(cheng)。各元(yuan)素(su)的擴散(san)(san)系(xi)數D是體(ti)系(xi)的動態性質之(zhi)一，由(you)菲克第(di)一定律(lv)可知，擴散(san)(san)系(xi)數是元(yuan)素(su)在單位時間每(mei)單位濃(nong)度(du)梯度(du)的條件下沿擴散(san)(san)方(fang)向垂直通過單位面積的質量或物質的量，可由(you)阿(a)倫尼(ni)烏(wu)斯方(fang)程(cheng)進行描(miao)述，即
式中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，kb為玻爾(er)茲曼常數(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)活(huo)(huo)能；T為溫度；A為常數(shu)(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適用于所有類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)過(guo)程(cheng)，不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區別僅僅在(zai)于A和(he)(he)(he)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)。從(cong)式（2-178)可(ke)以(yi)看出，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)活(huo)(huo)能ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)大而減(jian)(jian)小(xiao)；反(fan)之，激(ji)活(huo)(huo)能ΔGm越小(xiao)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)越大，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)越容易。19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相8和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相γ中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)各元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)(ya)(ya)力(li)下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)如圖(tu)2-103所示。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)i(i=碳(tan)、氮、錳、鉬、鉻和(he)(he)(he)硅）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大1~2個數(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)(liang)級，這主(zhu)要是由(you)于奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)胞（面心(xin)立(li)方）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)致密(mi)(mi)度為0.74,大于鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)胞（體(ti)(ti)心(xin)立(li)方）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)致密(mi)(mi)度（0.68),而致密(mi)(mi)度大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)結構(gou)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，原(yuan)子擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)激(ji)活(huo)(huo)能較高(gao)，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)。此(ci)外，間(jian)隙(xi)原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)活(huo)(huo)能均比(bi)置換(huan)原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)［145],因(yin)此(ci)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)碳(tan)和(he)(he)(he)氮無論在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)還(huan)是奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)錳、鉬、鉻和(he)(he)(he)硅的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大2~3個數(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)(liang)級，如圖(tu)2-103所示。同(tong)時隨著壓(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，碳(tan)和(he)(he)(he)氮擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化量(liang)(liang)均大于錳、鉬、鉻和(he)(he)(he)硅；增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)減(jian)(jian)小(xiao)了鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了氮的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)；增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)減(jian)(jian)小(xiao)了鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，但增(zeng)大了奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)(jia)速了其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)。因(yin)此(ci)，增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)對(dui)不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)相中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響不(bu)(bu)同(tong)，但總體(ti)(ti)來(lai)講，壓(ya)(ya)(ya)力(li)對(dui)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響較小(xiao)，在(zai)100MPa以(yi)內可(ke)以(yi)忽略(lve)。
7. 晶粒形核(he)
a. 臨界形核(he)半徑(jing)
根據經典(dian)形(xing)核理(li)論可知，均質形(xing)核過程中(zhong)臨形(xing)核半(ban)徑r與相變(bian)驅動力(li)ΔGL→S,P之間的關系為
在19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝固(gu)(gu)過程中，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)可(ke)由Thermo-Calc 熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)軟件進行計算，結果(guo)如圖2-104所示。凝固(gu)(gu)過程中，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)化規律與鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)基本(ben)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)系在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝固(gu)(gu)時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)隨著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)的(de)(de)減小呈現出先增(zeng)大后減小的(de)(de)趨(qu)勢。凝固(gu)(gu)初期發生(sheng)L→8轉變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)進行而(er)不(bu)斷(duan)增(zeng)大，直至發生(sheng)L+8→γ轉變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)。此(ci)時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)達到(dao)峰值(zhi)，且壓力(li)(li)(li)越(yue)大，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)的(de)(de)峰值(zhi)越(yue)小，而(er)達到(dao)峰值(zhi)時的(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分數(shu)越(yue)大，因此(ci)加壓有助于鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)提(ti)前達到(dao)峰值(zhi)；隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)繼續進行，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向(xiang)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)不(bu)斷(duan)減小，直至鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消(xiao)失。而(er)凝固(gu)(gu)壓力(li)(li)(li)為1000MPa時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)動力(li)(li)(li)在整個凝固(gu)(gu)過程中呈持續增(zeng)大的(de)(de)趨(qu)勢。
相(xiang)(xiang)(xiang)比之(zhi)下，在(zai)0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)(de)凝固過(guo)(guo)程中，無論L→Y、L+8→y,還是L→8+y轉(zhuan)(zhuan)變(bian)，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ作(zuo)為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動力(li)(li)變(bian)化呈(cheng)單調性，均隨(sui)著壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)增加而增大(da)。因(yin)(yin)此，增加壓(ya)力(li)(li)有(you)助于提升凝固過(guo)(guo)程相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)趨勢，即均增大(da)了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)過(guo)(guo)程中生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動力(li)(li)，有(you)利(li)于促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝固過(guo)(guo)程的(de)(de)進行，這主要(yao)是因(yin)(yin)為鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)比體積均小于液相(xiang)(xiang)(xiang)。
根(gen)據式（2-179),不同壓力下晶粒的臨(lin)界形核半(ban)徑與(yu)相變(bian)驅動(dong)力的關系為
b. 形核率(lv)
單位體(ti)積液(ye)相在(zai)單位時間內所形成的(de)晶核數目稱為(wei)形核率，經(jing)典形核理論給出了形核率N與擴散激(ji)活(huo)能ΔGm和形核功(gong)ΔG*之間的(de)關系，即
從式（2-185)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，形(xing)(xing)核(he)功(gong)ΔG隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)相變(bian)驅(qu)動力ΔGL→s,P的(de)(de)增(zeng)(zeng)大而減小(xiao)，因此增(zeng)(zeng)加凝(ning)固(gu)壓(ya)力有利于形(xing)(xing)核(he)功(gong)ΔG的(de)(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)(zeng)大形(xing)(xing)核(he)率(lv)N.此外，從壓(ya)力對擴散系數的(de)(de)影響可(ke)以得出(chu)，隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)(zeng)加，擴散激活能(neng)ΔGm的(de)(de)變(bian)化(hua)較(jiao)(jiao)小(xiao)，在較(jiao)(jiao)低壓(ya)力下，擴散激活能(neng)ΔG的(de)(de)變(bian)化(hua)可(ke)以忽略。結合式（2-183)可(ke)知，加壓(ya)通(tong)過(guo)減小(xiao)形(xing)(xing)核(he)功(gong)ΔG,使得形(xing)(xing)核(he)率(lv)N呈指數增(zeng)(zeng)長，達到細化(hua)晶粒的(de)(de)效果。
8. 密度和熱膨脹系(xi)數
密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)表(biao)(biao)示物質疏密(mi)程度(du)(du)(du)(du)(du)，H13密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)壓(ya)力(li)(li)和(he)溫度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)如圖2-105所示。其(qi)中，點(dian)(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)L2分(fen)別(bie)(bie)(bie)對(dui)(dui)應H13凝固(gu)過程中的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)開始(shi)和(he)結(jie)束點(dian)(dian)；S1和(he)S2分(fen)別(bie)(bie)(bie)代(dai)表(biao)(biao)不(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)H13的(de)(de)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)點(dian)(dian)；E1和(he)E2分(fen)別(bie)(bie)(bie)代(dai)表(biao)(biao)不(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)L→γ開始(shi)點(dian)(dian)；B1和(he)B2分(fen)別(bie)(bie)(bie)代(dai)表(biao)(biao)不(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)L+8→y開始(shi)點(dian)(dian)；L1和(he)L2分(fen)別(bie)(bie)(bie)代(dai)表(biao)(biao)不(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)L→8開始(shi)點(dian)(dian)，即(ji)H13的(de)(de)凝固(gu)開始(shi)點(dian)(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)2MPa)和(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)(biao)示液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)，相(xiang)(xiang)(xiang)應固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)曲線(xian)分(fen)別(bie)(bie)(bie)如線(xian)S1So和(he)S2So所示。線(xian)L2Lo和(he)L1Lo、S2So和(he)S1So相(xiang)(xiang)(xiang)互重合，表(biao)(biao)明壓(ya)力(li)(li)從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)力(li)(li)對(dui)(dui)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)(du)(du)以及熱(re)膨脹系(xi)數的(de)(de)影響幾(ji)乎可(ke)以忽(hu)略(lve)不(bu)計，熱(re)膨脹系(xi)數約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)S2L2(1000MPa)分別代表(biao)不同壓力下(xia)液(ye)、δ和(he)(he)γ混合相密度(du)(du)隨溫(wen)度(du)(du)的變化(hua)規律。當溫(wen)度(du)(du)一定時(shi)，壓力從0.1MPa 增加至1000MPa,混合相密度(du)(du)變化(hua)幅度(du)(du)較(jiao)大，其主要原因如下(xia)：
a. 加壓提高(gao)了固(gu)（S1→S2)、液相(xiang)溫度(du)（L→L2),使得凝固(gu)區間(jian)向高(gao)溫區移動（S,L1S2L2),進而導致(zhi)在溫度(du)一定時，混合相(xiang)中固(gu)相(xiang)的體(ti)(ti)積分數增(zeng)大，液相(xiang)體(ti)(ti)積分數相(xiang)應(ying)減(jian)小。
b. 混合相中，固相密(mi)度（8和γ)大于液相密(mi)度，且隨壓力的變化(hua)幅度較(jiao)小。
此外，凝固過程中（S1L1和S2L2),密度的(de)波(bo)動主要由相變（L→y;L+δ→Y和L→8)導致各相體積分數變化所導致。
9. 焓、凝(ning)固(gu)潛熱以及比熱
焓(han)(han)為熱力學中表示(shi)物質(zhi)系(xi)統(tong)能(neng)量狀態的一個狀態參(can)數，每千克物質(zhi)的焓(han)(han)為比焓(han)(han)，即
式中，h為(wei)比(bi)焓(han)(han)；m為(wei)質量；U為(wei)內能；P為(wei)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)；V為(wei)體(ti)積。由式（2-186)可(ke)知，當(dang)內能和(he)質量一(yi)定時，比(bi)焓(han)(han)h與PV成正(zheng)比(bi)。當(dang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)小(xiao)于(yu)1000MPa時，加(jia)壓(ya)(ya)(ya)對液相和(he)固相密度(du)的(de)(de)影響幾乎可(ke)以忽略不計(ji)，因而(er)對體(ti)積的(de)(de)影響微乎其微。那么，比(bi)焓(han)(han)主(zhu)要(yao)受壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)影響，當(dang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)至1000MPa時，比(bi)焓(han)(han)明顯增(zeng)大(da)，但(dan)當(dang)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)低于(yu)2MPa時，比(bi)焓(han)(han)幾乎保持不變(bian)，如(ru)圖2-106所示。在凝固過程(cheng)中（L1S1和(he)L2S2),當(dang)溫(wen)度(du)一(yi)定時，H13整個熱力(li)(li)(li)學體(ti)系的(de)(de)比(bi)焓(han)(han)隨壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)變(bian)化(hua)趨勢非常(chang)復(fu)雜，主(zhu)要(yao)原因如(ru)下：
a. 凝固(gu)過程中(zhong)存在凝固(gu)潛熱(re)的釋放(fang)，且潛熱(re)釋放(fang)與(yu)固(gu)相體積分數直接相關。
b. 當(dang)溫度一(yi)定(ding)時，固相體(ti)積(ji)分(fen)數隨(sui)不(bu)同壓力的變(bian)化而(er)變(bian)化。
根(gen)據比(bi)焓隨溫(wen)(wen)度的(de)(de)變化曲線(xian)(xian)，可(ke)得(de)H13的(de)(de)凝固(gu)潛熱為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)焓溫(wen)(wen)度變化曲線(xian)(xian)的(de)(de)斜率(lv)可(ke)得(de)，液、固(gu)相比(bi)熱分比(bi)為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當(dang)壓力(li)低于1000MPa時，凝固(gu)潛熱，液、固(gu)相比(bi)熱隨壓力(li)的(de)(de)變化均可(ke)忽略不計，如(ru)圖2-106所示(shi)。
