在(zai)(zai)加(jia)壓冶(ye)煉過(guo)程(cheng)中，壓力(li)的(de)控(kong)制對(dui)(dui)保障高氮鋼具(ju)備(bei)致(zhi)密的(de)宏觀組織和(he)(he)(he)優異性能尤為重要(yao)。目前，經(jing)證實，壓力(li)主要(yao)通(tong)過(guo)兩種方(fang)式(shi)(shi)對(dui)(dui)凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)和(he)(he)(he)組織產生(sheng)影(ying)響(xiang)：一種方(fang)式(shi)(shi)是宏觀尺(chi)度(du)上(shang)機(ji)械作用導致(zhi)的(de)物理(li)變化(hua)，如(ru)改變鑄(zhu)(zhu)錠和(he)(he)(he)鑄(zhu)(zhu)型間的(de)熱(re)(re)交換、冷卻(que)速率(lv)(lv)以(yi)及充(chong)型過(guo)程(cheng)的(de)控(kong)制等(deng)，另一種方(fang)式(shi)(shi)是微觀尺(chi)度(du)上(shang)的(de)熱(re)(re)力(li)學和(he)(he)(he)動(dong)力(li)學參數變化(hua)，壓力(li)作為基本熱(re)(re)力(li)學參數之一，對(dui)(dui)有(you)氣相參與的(de)冶(ye)金(jin)反應和(he)(he)(he)凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)具(ju)有(you)十分重要(yao)的(de)影(ying)響(xiang)；增加(jia)壓力(li)在(zai)(zai)提高冶(ye)金(jin)反應速率(lv)(lv)的(de)同時，能夠(gou)顯著增加(jia)鋼液(ye)中氮、鈣和(he)(he)(he)鎂的(de)溶解(jie)度(du)，提高其收得率(lv)(lv)，進而充(chong)分發揮其凈(jing)化(hua)鋼液(ye)或合金(jin)化(hua)作用；在(zai)(zai)低壓凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中，壓力(li)對(dui)(dui)相圖、凝(ning)(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)學和(he)(he)(he)動(dong)力(li)學參數的(de)影(ying)響(xiang)可以(yi)忽略不計，但在(zai)(zai)高壓下，相圖、凝(ning)(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)學和(he)(he)(he)動(dong)力(li)學參數隨之發生(sheng)改變，進而改變常規條件下的(de)凝(ning)(ning)固(gu)模(mo)式(shi)(shi)，從(cong)而有(you)利于一些新(xin)(xin)相或新(xin)(xin)材料結構(gou)的(de)生(sheng)成。
壓力(li)(li)對材料組織(zhi)和性能(neng)的(de)影響已經(jing)引起(qi)了(le)廣(guang)泛關注(zhu)，自諾貝爾獎獲得(de)者(zhe)Bridgman 開展(zhan)相(xiang)關研(yan)究(jiu)(jiu)以(yi)來,材料熱力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)隨壓力(li)(li)的(de)變化規律就已經(jing)得(de)到了(le)大量研(yan)究(jiu)(jiu),這些研(yan)究(jiu)(jiu)主(zhu)要采用相(xiang)圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方式(shi)完成(cheng)，且主(zhu)要集中在(zai)有(you)色金(jin)屬合(he)金(jin)材料方面，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和Cd-Zn等(deng);所研(yan)究(jiu)(jiu)的(de)熱力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)主(zhu)要包括相(xiang)圖、摩爾體積、共晶溫度、初始轉變相(xiang)類型(xing)、共晶點成(cheng)分、晶粒(li)形核以(yi)及擴(kuo)散系數(shu)(shu)(shu)等(deng)方面。研(yan)究(jiu)(jiu)表明，高壓下（數(shu)(shu)(shu)量級約為(wei)10GPa)的(de)熱力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)與常壓下存在(zai)明顯差(cha)異,而這些差(cha)異有(you)助于(yu)闡明壓力(li)(li)對組織(zhi)的(de)影響機理。
同樣，在(zai)壓(ya)(ya)力(li)影(ying)(ying)響鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)熱(re)力(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)學(xue)參(can)數方面，有研(yan)究人員初步探(tan)討了鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)材(cai)(cai)(cai)料在(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變、固(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線溫(wen)度和(he)(he)擴散系(xi)(xi)數等。所選體(ti)系(xi)(xi)有Fe-C和(he)(he)Fe-Mn-C(高(gao)(gao)錳鋼(gang)(gang)(gang)）等。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下的(de)(de)(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨著壓(ya)(ya)力(li)增大(da)，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)δ區(qu)域(yu)不(bu)斷減小，奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ區(qu)域(yu)不(bu)斷增大(da)，當壓(ya)(ya)力(li)增加至2000MPa時，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)8區(qu)域(yu)幾乎消失。但與有色金屬方面相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)，壓(ya)(ya)力(li)對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)材(cai)(cai)(cai)料的(de)(de)(de)凝固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)力(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)學(xue)參(can)數方面的(de)(de)(de)研(yan)究依然十(shi)分(fen)貧瘠。本(ben)節將以含氮鋼(gang)(gang)(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)H13分(fen)別討論(lun)，壓(ya)(ya)力(li)對(dui)凝固(gu)過程中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)變、熱(re)力(li)學(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)數、凝固(gu)模式(shi)、固(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線、體(ti)系(xi)(xi)氮溶(rong)解度、相(xiang)(xiang)(xiang)變驅動(dong)(dong)(dong)力(li)和(he)(he)分(fen)配系(xi)(xi)數等）和(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)學(xue)參(can)數（擴散系(xi)(xi)數）的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響規律，從而(er)系(xi)(xi)統論(lun)述(shu)壓(ya)(ya)力(li)對(dui)鋼(gang)(gang)(gang)鐵(tie)材(cai)(cai)(cai)料凝固(gu)熱(re)力(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)學(xue)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響規律。
1. 凝固(gu)相變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)是(shi)用來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系統的(de)(de)(de)組成與熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)（如(ru)溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)壓力(li)）之間(jian)(jian)關系的(de)(de)(de)一(yi)種圖(tu)(tu)形，它(ta)可以提供壓力(li)和(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)關系，這些熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)包含(han)了相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變溫(wen)度(du)(du)和(he)(he)元(yuan)素的(de)(de)(de)平衡分配(pei)系數(shu)等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)是(shi)探討壓力(li)對(dui)(dui)熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)影響規律的(de)(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼在(zai)(zai)0.1MPa 下(xia)(xia)(xia)隨(sui)氮(dan)(dan)質量(liang)分數(shu)變化(hua)的(de)(de)(de)垂(chui)直(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)凝(ning)固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變的(de)(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)域如(ru)圖(tu)(tu)2-91(a)所(suo)示(shi)。圖(tu)(tu)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)七(qi)個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)，分別(bie)(bie)為三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)8+γ;一(yi)個(ge)(ge)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ是(shi)一(yi)個(ge)(ge)曲邊三(san)(san)(san)角形，三(san)(san)(san)個(ge)(ge)頂點（A、B和(he)(he)C)分別(bie)(bie)與三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且居中(zhong)的(de)(de)(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于(yu)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)(de)下(xia)(xia)(xia)方。根據曲邊三(san)(san)(san)角形的(de)(de)(de)判定原則［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)內發生(sheng)(sheng)了包晶反(fan)應(ying)：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)8+γ)分別(bie)(bie)發生(sheng)(sheng)了L→8、L→y和(he)(he)δ→y.在(zai)(zai)10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)(xia)(xia)，隨(sui)氮(dan)(dan)質量(liang)分數(shu)變化(hua)的(de)(de)(de)垂(chui)直(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)分別(bie)(bie)如(ru)圖(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)（c)所(suo)示(shi)，對(dui)(dui)比可以看出(chu)，10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)數(shu)量(liang)和(he)(he)類型與0.1MPa的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)(xia)(xia)，隨(sui)氮(dan)(dan)質量(liang)分數(shu)變化(hua)的(de)(de)(de)垂(chui)直(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)兩(liang)個(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)消失(shi)，如(ru)圖(tu)(tu)2-92(d)所(suo)示(shi)。
相圖(tu)中(zhong)三相共(gong)存(cun)區(qu)(qu) L+8+y 隨壓力(li)的變化(hua)規律(lv)如圖(tu)2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和1000MPa下(xia)，A點(dian)(dian)的坐標分(fen)別為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和（0%,1537.02K),B點(dian)(dian)的坐標分(fen)別為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和（0.933%,1611.62K),C點(dian)(dian)的坐標分(fen)別為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和（0.901%,1666.65K).隨著(zhu)壓力(li)的增加，A和C點(dian)(dian)向低(di)氮(dan)區(qu)(qu)移動，B點(dian)(dian)向高氮(dan)區(qu)(qu)移動，整個區(qu)(qu)域向高溫區(qu)(qu)移動，且三相共(gong)存(cun)區(qu)(qu)L+8+y呈增大趨勢，曲邊三角形的形狀(zhuang)逐漸由“?”向“Δ”轉變［137],相轉變方式逐步由包晶(jing)(jing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)（L+δ→y)向共(gong)晶(jing)(jing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)（L→8+y)過渡，即(ji)當壓力(li)分(fen)別為(wei)0.1MPa、10MPa和100MPa時，凝(ning)固(gu)過程(cheng)為(wei)包晶(jing)(jing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)，而1000MPa時為(wei)共(gong)晶(jing)(jing)反(fan)(fan)(fan)應(ying)。
為了(le)進一(yi)步說(shuo)明(ming)壓(ya)(ya)力對凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)的影響規(gui)律，19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的變(bian)化規(gui)律如(ru)圖(tu)2-94所(suo)示。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)時(shi)(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)呈現出(chu)先增(zeng)大(da)后(hou)減小的趨勢，拐(guai)點分(fen)(fen)別(bie)為P1、P2和(he)(he)(he)(he)P3,如(ru)圖(tu)2-94(a)所(suo)示；而奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈現出(chu)連續(xu)增(zeng)大(da)的趨勢。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)變(bian)化拐(guai)點P1、P2和(he)(he)(he)(he)P3的溫度(du)(du)分(fen)(fen)別(bie)與奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現位置(zhi)Q1、Q2和(he)(he)(he)(he)Q3的溫度(du)(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)圖(tu)2-94(b)所(suo)示。當(dang)高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)(he)(he)P3(Q3)的溫度(du)(du)時(shi)(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的減小而增(zeng)加(jia)，此時(shi)(shi)無奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現，即(ji)發生(sheng)液(ye)固(gu)(gu)(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)（L→8);當(dang)低(di)于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)(he)(he)P3(Q3)的溫度(du)(du)時(shi)(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的減小而減小，而奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐漸增(zeng)加(jia)，即(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的形(xing)成逐漸消失(shi)，發生(sheng)包(bao)晶(jing)反(fan)(fan)應（L+8→y);而1000MPa下，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)均隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的減小而逐步增(zeng)大(da)，直至凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束，表明(ming)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎(hu)同時(shi)(shi)從液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析(xi)出(chu)，即(ji)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程發生(sheng)共晶(jing)反(fan)(fan)應（L→8+y).這也證明(ming)了(le)隨(sui)著(zhu)壓(ya)(ya)力的增(zeng)加(jia)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)方式(shi)逐漸由(you)包(bao)晶(jing)反(fan)(fan)應（L+8→y)向(xiang)共晶(jing)反(fan)(fan)應（L→8+y)過(guo)(guo)渡(du)。
19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過程中鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏體相(xiang)(xiang)γ的單相(xiang)(xiang)區(qu)隨壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的變(bian)化(hua)規律如圖2-95所(suo)示。當壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)從0.1MPa增加(jia)到100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊界變(bian)化(hua)較小(xiao)，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界整(zheng)體向(xiang)高(gao)溫端移(yi)動，鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)8形成區(qu)域逐漸(jian)減小(xiao)；當壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)進一步(bu)增加(jia)到1000MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)區(qu)幾(ji)乎從隨氮質(zhi)量分(fen)數變(bian)化(hua)的垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)圖中消失(shi)(shi)，如圖2-95(a)所(suo)示，即增加(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)有(you)助(zhu)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)δ的消失(shi)(shi)［138].而對于(yu)奧(ao)(ao)氏體相(xiang)(xiang)γ,隨著壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)的增加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊界向(xiang)高(gao)溫段移(yi)動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界整(zheng)體向(xiang)高(gao)氮區(qu)移(yi)動，整(zheng)個區(qu)域呈增大趨勢(shi)，如圖2-95(b)所(suo)示。
2. 凝固模(mo)式
不銹(xiu)鋼的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式根據凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種類和(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)類型(xing)通常(chang)分(fen)為(wei)(wei)(wei)(wei)四類。①F型(xing)：L→L+8→8→8+y;②FA型(xing)：L→L+8→L+8+Y→8+y;③AF型(xing)：L→L+Y→L+y+δ→8+y;④A型(xing)：L→L+y→y.凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式主(zhu)要受合(he)(he)金成分(fen)和(he)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)條(tiao)件(jian)的(de)影響，在(zai)(zai)合(he)(he)金成分(fen)一(yi)定的(de)情況下，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式主(zhu)要由凝(ning)(ning)固(gu)(gu)條(tiao)件(jian)決(jue)定。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼在(zai)(zai)不同壓力下的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)順序，如圖2-96所示，鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)(wei)(wei)(wei)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼在(zai)(zai)各壓力下的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式均為(wei)(wei)(wei)(wei)FA型(xing)。以0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)為(wei)(wei)(wei)(wei)例，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)分(fen)為(wei)(wei)(wei)(wei)三個階段，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初期，發(fa)生(sheng)L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)反應；當固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)數升至(zhi)0.05左右時，發(fa)生(sheng)包晶反應（L+δ→y),奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成，鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此時體系中(zhong)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由8和(he)γ共同組成；在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)末期，鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消(xiao)失(shi)，液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)(wei)(wei)(wei)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)到凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束后，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)(wei)(wei)單一(yi)的(de)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)順序為(wei)(wei)(wei)(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于(yu)在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)(ning)固相(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序可知，當壓力從0.1MPa增加到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的凝(ning)(ning)固模式依舊為FA型。然而，當壓力達到(dao)1000MPa時，凝(ning)(ning)固過程中包晶(jing)反(fan)應（L+8→y)轉(zhuan)變(bian)為共(gong)晶(jing)反(fan)應（L→8+y),其(qi)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)順(shun)序發(fa)生明顯變(bian)化，如圖2-96所示(shi)。1000MPa下凝(ning)(ning)固相(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序可歸結為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當壓(ya)力(li)(li)逐(zhu)漸由(you)(you)0.1MPa增加(jia)至(zhi)1000MPa時，L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)的溫度區間由(you)(you)3.86K降(jiang)(jiang)至(zhi)0.079K,奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ形成時的固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)由(you)(you)0.05降(jiang)(jiang)至(zhi)0.00075（圖2-96),同時相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖中C點（圖2-93)氮(dan)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)由(you)(you)0.934%降(jiang)(jiang)低至(zhi)0.901%,固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)十(shi)分(fen)(fen)逼近本體(ti)(ti)氮(dan)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)0.9%,即(ji)L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)區間基本消失。因此，隨著壓(ya)力(li)(li)的增加(jia)，19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼的凝固模式呈現由(you)(you)FA型向(xiang)A型轉變(bian)的趨勢(shi)，這主要是由(you)(you)于(yu)增加(jia)壓(ya)力(li)(li)有(you)助于(yu)比體(ti)(ti)積(ji)小(xiao)的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)形成（γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的比體(ti)(ti)積(ji)小(xiao)于(yu)8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)）,即(ji)加(jia)壓(ya)抑制了8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的形成，使凝固模式發生改變(bian)。
3. 固／液相線
凝固存(cun)在凝固潛熱的釋放和體積的收縮，屬于一(yi)級相(xiang)變，因而可以采用克拉(la)佩龍方程來(lai)描述壓力與相(xiang)變溫度之間(jian)的關系，即
4. 氮溶解度
溫(wen)度(du)(du)(du)是影響合金體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)重(zhong)要因(yin)素(su)(su)之(zhi)一。從(cong)圖2-98中可以(yi)看出，隨(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)固(gu)(gu)過程中氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)逐漸(jian)升高，直到(dao)(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線（凝(ning)固(gu)(gu)初期）時達到(dao)(dao)一個峰值（A點(dian)）。隨(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)進行，發(fa)生L→8液(ye)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)較(jiao)小的(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形成，導(dao)(dao)致了體(ti)系的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)迅速降(jiang)(jiang)低(di)，直到(dao)(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ析出點(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變(bian)點(dian)），此(ci)時體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)最(zui)小（B點(dian)），即出現“鐵(tie)素(su)(su)體(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖2-99所示。隨(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)繼續進行，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)質量(liang)分數減小，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)應地(di)增(zeng)(zeng)(zeng)加，體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)又(you)逐步(bu)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，直到(dao)(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)線（凝(ning)固(gu)(gu)結束，即C點(dian)）。凝(ning)固(gu)(gu)結束后，隨(sui)著溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)繼續降(jiang)(jiang)低(di)，體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)將繼續增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，這(zhe)主要是由體(ti)系發(fa)生固(gu)(gu)固(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)δ→y(C和(he)(he)(he)D點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)）和(he)(he)(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)隨(sui)著溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加（D和(he)(he)(he)E點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)）兩方(fang)面原因(yin)所導(dao)(dao)致的(de)(de)(de)。此(ci)外(wai)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)在(zai)C和(he)(he)(he)D點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)長速率明顯大(da)于D和(he)(he)(he)E點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)，這(zhe)主要歸因(yin)于C和(he)(he)(he)D點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)貧氮(dan)(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)（鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)消失加速了體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)長。在(zai)整(zheng)個凝(ning)固(gu)(gu)過程中（A和(he)(he)(he)C點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)(jian)），氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)化范圍(wei)為0.255%~0.648%.由此(ci)可見，在(zai)0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)質量(liang)分數達到(dao)(dao)0.9%而(er)不(bu)產生嚴重(zhong)的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔缺陷，是很(hen)難實現的(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)隨壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律(lv)如(ru)圖2-99所示，0.1MPa下，氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)隨壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律(lv)存(cun)在明顯(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)(su)體阱，“鐵(tie)素(su)(su)體阱”本質(zhi)上(shang)是(shi)在固(gu)(gu)相中(zhong)(zhong)奧氏體形成元素(su)(su)質(zhi)量(liang)分(fen)數較(jiao)低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)情況下，鐵(tie)素(su)(su)體相δ在凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初(chu)期(qi)析出，導致(zhi)體系氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)快速降低(di)的(de)(de)(de)(de)(de)現象(xiang)；凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體阱的(de)(de)(de)(de)(de)出現會加(jia)劇局(ju)部(bu)氮(dan)析出的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢，造(zao)成局(ju)部(bu)氮(dan)分(fen)布均勻性(xing)差等缺(que)陷(xian)，更甚者會導致(zhi)大量(liang)氣(qi)孔缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)形成，進而(er)影響后續(xu)加(jia)工工藝，大幅度(du)(du)降低(di)了(le)材料的(de)(de)(de)(de)(de)成材率(lv)。然而(er)，隨著壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，鐵(tie)素(su)(su)體阱減(jian)小(xiao)，當壓(ya)(ya)(ya)(ya)力增(zeng)(zeng)加(jia)到1MPa時，鐵(tie)素(su)(su)體阱完全消失(shi)，且(qie)在體系整(zheng)個(ge)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)始終處于(yu)增(zeng)(zeng)大的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。因(yin)此，對19Cr14MnxN而(er)言，增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力能夠(gou)有效地(di)增(zeng)(zeng)加(jia)體系氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)，避免鐵(tie)素(su)(su)體阱的(de)(de)(de)(de)(de)形成，從(cong)而(er)減(jian)小(xiao)了(le)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)氣(qi)孔缺(que)陷(xian)的(de)(de)(de)(de)(de)形成趨勢。
5. 元素分配(pei)系數
凝固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)，合金元素在(zai)固(gu)／液界面處發生質量分(fen)數(shu)的再分(fen)配，導致了(le)合金元素在(zai)鑄錠內分(fen)布的不均勻性，最終形成偏析(xi)。溶(rong)質再分(fen)配的程度通常采用溶(rong)質分(fen)配系數(shu)ko進行表征，即(ji)平衡凝固(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)固(gu)相中(zhong)(zhong)溶(rong)質的質量分(fen)數(shu)Cs與(yu)液相中(zhong)(zhong)溶(rong)質的質量分(fen)數(shu)CL之間比值：
對(dui)于(yu)二元(yuan)合(he)金體系(xi)，溶(rong)質(zhi)分配系(xi)數(shu)(shu)o通常可(ke)以(yi)由(you)相(xiang)圖中固／液(ye)相(xiang)線斜率獲得；而(er)對(dui)于(yu)多元(yuan)合(he)金體系(xi)，難(nan)以(yi)利用相(xiang)圖進行計算，但可(ke)基于(yu)準確(que)可(ke)靠的(de)(de)熱(re)力學數(shu)(shu)據，利用溶(rong)質(zhi)在固／液(ye)相(xiang)中化學位(wei)相(xiang)等的(de)(de)原(yuan)理進行計算。由(you)于(yu)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固時，固相(xiang)轉變過程中存(cun)在鐵(tie)素(su)體相(xiang)8和奧氏體相(xiang)γ共存(cun)的(de)(de)階段，因(yin)而(er)結合(he)凝固過程中相(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)以(yi)及(ji)各相(xiang)中元(yuan)素(su)質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)，采(cai)用式（2-177)可(ke)計算各元(yuan)素(su)的(de)(de)溶(rong)質(zhi)分配系(xi)數(shu)(shu)，即
式中(zhong)，k為元(yuan)素i的(de)分(fen)配系數(shu)(shu)；ws和wy分(fen)別為鐵素體相8和奧(ao)氏體相γ的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)；Cs,i和Cy,;分(fen)別為元(yuan)素i在鐵素體相8和奧(ao)氏體相γ中(zhong)的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)。
在(zai)(zai)(zai)0.1MPa下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)各元素(su)(su)(su)(su)溶(rong)質分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)變化(hua)規律(lv)如圖2-100所(suo)示(shi)(shi)。固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組(zu)成(cheng)由單(dan)一(yi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存(cun)時，各元素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)變化(hua)趨勢出現了(le)明(ming)顯(xian)的(de)(de)拐點，這主要是由于(yu)各元在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)差異較大(da)。結(jie)合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)時的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序可知(zhi)，在(zai)(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)初期，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單(dan)一(yi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各元素(su)(su)(su)(su)溶(rong)質分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(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)(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)末期，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單(dan)一(yi)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各元素(su)(su)(su)(su)溶(rong)質分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(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(he)硅在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)大(da)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而(er)，在(zai)(zai)(zai)發生L+8→γ轉(zhuan)變時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減(jian)少，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)加(jia)，致使碳、氮(dan)、錳和(he)硅的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)逐(zhu)漸增(zeng)大(da)。而(er)對于(yu)鉬和(he)鉻(ge)(ge)，它們在(zai)(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)小(xiao)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致鉬和(he)鉻(ge)(ge)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)逐(zhu)漸減(jian)小(xiao)，如圖2-100所(suo)示(shi)(shi)。
在(zai)10MPa 和(he)100MPa下，各元(yuan)素分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化規律(lv)與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)同，如圖(tu)2-101所示。而(er)(er)在(zai)1000MPa下，除凝固(gu)初期(qi)（液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)十分(fen)接近于(yu)(yu)(yu)1時(shi)）固(gu)相(xiang)(xiang)由單(dan)一(yi)鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)8組(zu)成外(wai)，在(zai)后續凝固(gu)過程中(zhong)，由于(yu)(yu)(yu)發生了共晶(jing)轉變(bian)L→y+8,固(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體相(xiang)(xiang)γ的(de)(de)量(liang)(liang)均隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小而(er)(er)增(zeng)大(da)，因(yin)而(er)(er)各元(yuan)素分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)為平(ping)滑曲(qu)線，無明顯拐點出現，如圖(tu)2-101所示。此外(wai)，隨著(zhu)壓(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)增(zeng)加(jia)，鉬(mu)和(he)錳的(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)均減(jian)(jian)小，且錳的(de)(de)減(jian)(jian)小幅(fu)度(du)大(da)于(yu)(yu)(yu)鉬(mu)，因(yin)而(er)(er)壓(ya)(ya)(ya)力有(you)利于(yu)(yu)(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)鉬(mu)和(he)錳的(de)(de)富(fu)集(ji)，進而(er)(er)加(jia)劇(ju)了鉬(mu)和(he)錳的(de)(de)微(wei)觀偏(pian)析(xi)，如圖(tu)2-102所示。對于(yu)(yu)(yu)元(yuan)素碳、氮(dan)和(he)鉻(ge)，元(yuan)素分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)壓(ya)(ya)(ya)增(zeng)加(jia)而(er)(er)增(zeng)大(da)，且始(shi)終(zhong)小于(yu)(yu)(yu)1,因(yin)而(er)(er)增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)力有(you)助于(yu)(yu)(yu)緩解其在(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)富(fu)集(ji)，從(cong)而(er)(er)減(jian)(jian)輕碳、氮(dan)和(he)鉻(ge)的(de)(de)微(wei)觀偏(pian)析(xi)。對于(yu)(yu)(yu)硅(gui)元(yuan)素，壓(ya)(ya)(ya)力一(yi)定時(shi)，凝固(gu)過程中(zhong)其分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)從(cong)小于(yu)(yu)(yu)1逐步(bu)向大(da)于(yu)(yu)(yu)1過渡，使得枝(zhi)(zhi)晶(jing)間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)濃度(du)呈現出先(xian)增(zeng)大(da)后減(jian)(jian)小的(de)(de)趨勢；而(er)(er)當壓(ya)(ya)(ya)力增(zeng)加(jia)到1000MPa時(shi)，整個凝固(gu)過程中(zhong)硅(gui)的(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)始(shi)終(zhong)大(da)于(yu)(yu)(yu)1,枝(zhi)(zhi)晶(jing)間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)濃度(du)隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小而(er)(er)減(jian)(jian)小，進而(er)(er)導致枝(zhi)(zhi)晶(jing)界處貧硅(gui)，偏(pian)析(xi)加(jia)劇(ju)。
6. 元(yuan)素擴散系數
擴散是(shi)指晶(jing)(jing)體中原子（或離子）由(you)熱運動產生(sheng)的(de)(de)遷移過程，合(he)金(jin)元素(su)的(de)(de)擴自(zi)始至終貫穿金(jin)屬(shu)或者合(he)金(jin)發(fa)生(sheng)相變、組織轉變、結(jie)晶(jing)(jing)和再結(jie)晶(jing)(jing)等過程。各元素(su)的(de)(de)擴散系(xi)數D是(shi)體系(xi)的(de)(de)動態性質(zhi)(zhi)之一，由(you)菲克第一定(ding)律可知，擴散系(xi)數是(shi)元素(su)在(zai)單位時(shi)間每單位濃度梯(ti)度的(de)(de)條件下沿擴散方向垂直通過單位面積的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)或物(wu)質(zhi)(zhi)的(de)(de)量(liang)(liang)，可由(you)阿倫尼烏斯方程進行描述(shu)，即
式(shi)(shi)中(zhong)(zhong)，kb為(wei)玻爾(er)茲曼常(chang)數(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激活(huo)能(neng)(neng)；T為(wei)溫度；A為(wei)常(chang)數(shu)(shu)。式(shi)(shi)（2-178)適(shi)用于(yu)所(suo)(suo)有類型的(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)過(guo)程，不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)區別僅僅在于(yu)A和ΔGm的(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)。從式(shi)(shi)（2-178)可以(yi)看(kan)出，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨(sui)著擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激活(huo)能(neng)(neng)ΔGm的(de)(de)增(zeng)大(da)而減小(xiao)；反(fan)之，激活(huo)能(neng)(neng)ΔGm越小(xiao)，元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)越大(da)，元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)越容易。19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過(guo)程中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)各元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)在不(bu)(bu)同(tong)壓力(li)下的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)如圖2-103所(suo)(suo)示。鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)i(i=碳(tan)(tan)、氮、錳、鉬、鉻(ge)和硅(gui)）的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)均比(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)大(da)1~2個數(shu)(shu)量(liang)級(ji)，這主要(yao)是由于(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)晶胞(bao)(bao)（面心(xin)立(li)方）的(de)(de)致(zhi)密(mi)度為(wei)0.74,大(da)于(yu)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)晶胞(bao)(bao)（體(ti)心(xin)立(li)方）的(de)(de)致(zhi)密(mi)度（0.68),而致(zhi)密(mi)度大(da)的(de)(de)晶體(ti)結構中(zhong)(zhong)，原子(zi)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)激活(huo)能(neng)(neng)較(jiao)高，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)較(jiao)小(xiao)。此(ci)外，間隙原子(zi)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激活(huo)能(neng)(neng)均比(bi)置換原子(zi)的(de)(de)小(xiao)［145],因(yin)此(ci)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)碳(tan)(tan)和氮無(wu)論在鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)還是奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)均比(bi)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)錳、鉬、鉻(ge)和硅(gui)的(de)(de)大(da)2~3個數(shu)(shu)量(liang)級(ji)，如圖2-103所(suo)(suo)示。同(tong)時隨(sui)著壓力(li)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，碳(tan)(tan)和氮擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)變化量(liang)均大(da)于(yu)錳、鉬、鉻(ge)和硅(gui)；增(zeng)加(jia)壓力(li)減小(xiao)了鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)和奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)氮的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，抑(yi)制了氮的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)；增(zeng)加(jia)壓力(li)減小(xiao)了鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，但增(zeng)大(da)了奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，加(jia)速了其(qi)中(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)。因(yin)此(ci)，增(zeng)加(jia)壓力(li)對不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)在不(bu)(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)(ying)響不(bu)(bu)同(tong)，但總體(ti)來講，壓力(li)對擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)(ying)響較(jiao)小(xiao)，在100MPa以(yi)內可以(yi)忽略。
7. 晶粒(li)形核
a. 臨界形(xing)核(he)半徑
根據經典形核(he)理論可知，均質形核(he)過程中臨形核(he)半徑(jing)r與相變驅動力ΔGL→S,P之間(jian)的關系為
在19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)可由Thermo-Calc 熱力(li)(li)(li)學軟件(jian)進(jin)行(xing)計(ji)算(suan)，結果如圖(tu)2-104所(suo)示。凝(ning)(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化規(gui)律與鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系在0.1MPa、10MPa和100MPa下(xia)凝(ning)(ning)(ning)固時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)隨著(zhu)(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)呈現出先增大后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)。凝(ning)(ning)(ning)固初(chu)期發生L→8轉(zhuan)變(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)生成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)隨著(zhu)(zhu)(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固的(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行(xing)而不(bu)斷(duan)(duan)增大，直(zhi)至發生L+8→γ轉(zhuan)變(bian)(bian)。此時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)達(da)到峰值(zhi)(zhi)，且(qie)壓力(li)(li)(li)越(yue)大，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)峰值(zhi)(zhi)越(yue)小(xiao)，而達(da)到峰值(zhi)(zhi)時的(de)(de)(de)(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數越(yue)大，因此加壓有(you)助于鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)提前達(da)到峰值(zhi)(zhi)；隨著(zhu)(zhu)(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固的(de)(de)(de)(de)(de)繼續進(jin)行(xing)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)步向奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉(zhuan)變(bian)(bian)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)不(bu)斷(duan)(duan)減小(xiao)，直(zhi)至鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消(xiao)失。而凝(ning)(ning)(ning)固壓力(li)(li)(li)為(wei)1000MPa時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)在整個凝(ning)(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)呈持續增大的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢(shi)。
相(xiang)(xiang)(xiang)比之(zhi)下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)凝(ning)固(gu)(gu)過程中，無(wu)論L→Y、L+8→y,還(huan)是(shi)L→8+y轉變，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ作為(wei)(wei)生成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)動(dong)力變化呈單調性，均隨著(zhu)壓力的(de)增(zeng)加而增(zeng)大。因此(ci)，增(zeng)加壓力有助于(yu)提(ti)升凝(ning)固(gu)(gu)過程相(xiang)(xiang)(xiang)轉變趨勢，即(ji)均增(zeng)大了L→8、L→γ以及(ji)L+8→y相(xiang)(xiang)(xiang)轉變過程中生成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)動(dong)力，有利于(yu)促進(jin)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)過程的(de)進(jin)行，這主要是(shi)因為(wei)(wei)鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)比體積均小于(yu)液相(xiang)(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不同壓(ya)力(li)下晶粒的臨界形(xing)核半徑與相變驅動力(li)的關系為(wei)
b. 形核率
單位(wei)體積(ji)液相在單位(wei)時間內所形(xing)成的晶核(he)(he)數目稱為形(xing)核(he)(he)率，經(jing)典(dian)形(xing)核(he)(he)理論(lun)給出了形(xing)核(he)(he)率N與擴散激活(huo)能ΔGm和(he)形(xing)核(he)(he)功ΔG*之間的關系，即
從(cong)(cong)式（2-185)中可以(yi)看出，形核(he)功(gong)(gong)ΔG隨(sui)著相(xiang)變驅動力ΔGL→s,P的(de)增(zeng)大而減小(xiao)，因此增(zeng)加凝固壓(ya)(ya)力有利于形核(he)功(gong)(gong)ΔG的(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)大形核(he)率N.此外，從(cong)(cong)壓(ya)(ya)力對擴散系數(shu)的(de)影響可以(yi)得出，隨(sui)著壓(ya)(ya)力的(de)增(zeng)加，擴散激活能(neng)ΔGm的(de)變化(hua)較小(xiao)，在較低壓(ya)(ya)力下，擴散激活能(neng)ΔG的(de)變化(hua)可以(yi)忽(hu)略。結(jie)合式（2-183)可知，加壓(ya)(ya)通(tong)過減小(xiao)形核(he)功(gong)(gong)ΔG,使得形核(he)率N呈指數(shu)增(zeng)長，達到細化(hua)晶粒的(de)效果。
8. 密度和熱(re)膨脹系數
密(mi)(mi)度(du)(du)(du)表(biao)示物(wu)質(zhi)疏(shu)密(mi)(mi)程度(du)(du)(du)，H13密(mi)(mi)度(du)(du)(du)隨(sui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力和(he)(he)(he)(he)(he)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變化曲線(xian)如(ru)圖2-105所(suo)(suo)示。其中，點S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)(he)(he)(he)L2分(fen)別(bie)對(dui)應H13凝(ning)固(gu)過(guo)程中的(de)(de)(de)相變開始和(he)(he)(he)(he)(he)結束(shu)點；S1和(he)(he)(he)(he)(he)S2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力下(xia)H13的(de)(de)(de)固(gu)相點；E1和(he)(he)(he)(he)(he)E2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力下(xia)相變L→γ開始點；B1和(he)(he)(he)(he)(he)B2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力下(xia)相變L+8→y開始點；L1和(he)(he)(he)(he)(he)L2分(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力下(xia)相變L→8開始點，即H13的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)開始點；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)(he)(he)2MPa)和(he)(he)(he)(he)(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)示液(ye)相密(mi)(mi)度(du)(du)(du)隨(sui)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變化曲線(xian)，相應固(gu)相密(mi)(mi)度(du)(du)(du)隨(sui)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變化曲線(xian)分(fen)別(bie)如(ru)線(xian)S1So和(he)(he)(he)(he)(he)S2So所(suo)(suo)示。線(xian)L2Lo和(he)(he)(he)(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)(he)(he)(he)S1So相互重合，表(biao)明壓(ya)(ya)(ya)(ya)力從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)(ya)(ya)(ya)力對(dui)固(gu)相液(ye)相密(mi)(mi)度(du)(du)(du)以及熱(re)膨脹系數的(de)(de)(de)影響幾乎可以忽略不(bu)計，熱(re)膨脹系數約(yue)為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)S2L2(1000MPa)分(fen)別代表(biao)不(bu)同壓力下液、δ和(he)(he)γ混合(he)相(xiang)密度隨溫度的變化規律。當溫度一定時，壓力從0.1MPa 增加至(zhi)1000MPa,混合(he)相(xiang)密度變化幅度較大，其主要(yao)原因如下：
a. 加壓提高了固(gu)（S1→S2)、液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)溫度(du)（L→L2),使得凝固(gu)區間向高溫區移動（S,L1S2L2),進(jin)而導致在(zai)溫度(du)一定時，混合相(xiang)(xiang)(xiang)中固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)的體(ti)積(ji)分數(shu)增大(da)，液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)體(ti)積(ji)分數(shu)相(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)減小。
b. 混合相(xiang)中，固相(xiang)密度（8和(he)γ)大于(yu)液相(xiang)密度，且隨壓力的變化幅度較小。
此外，凝固過程中（S1L1和(he)(he)S2L2),密度的(de)波(bo)動主要(yao)由相變(bian)（L→y;L+δ→Y和(he)(he)L→8)導致各相體積分數變(bian)化所導致。
9. 焓、凝固潛熱以及比熱
焓(han)為熱力學(xue)中(zhong)表示(shi)物(wu)質(zhi)系統能量狀(zhuang)態(tai)的一個狀(zhuang)態(tai)參數(shu)，每千克物(wu)質(zhi)的焓(han)為比焓(han)，即
式(shi)中(zhong)，h為(wei)(wei)比(bi)(bi)焓；m為(wei)(wei)質量；U為(wei)(wei)內(nei)能；P為(wei)(wei)壓(ya)(ya)力(li)；V為(wei)(wei)體(ti)積。由式(shi)（2-186)可知，當(dang)內(nei)能和(he)質量一定時，比(bi)(bi)焓h與PV成正比(bi)(bi)。當(dang)壓(ya)(ya)力(li)小于1000MPa時，加(jia)(jia)壓(ya)(ya)對(dui)液相和(he)固相密度的(de)(de)影響(xiang)幾乎可以(yi)忽略不計(ji)，因(yin)(yin)而(er)對(dui)體(ti)積的(de)(de)影響(xiang)微乎其微。那(nei)么，比(bi)(bi)焓主(zhu)要受壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)影響(xiang)，當(dang)壓(ya)(ya)力(li)從(cong)0.1MPa增(zeng)加(jia)(jia)至1000MPa時，比(bi)(bi)焓明(ming)顯增(zeng)大，但當(dang)壓(ya)(ya)力(li)低(di)于2MPa時，比(bi)(bi)焓幾乎保持(chi)不變，如圖2-106所示(shi)。在凝(ning)固過(guo)程中(zhong)（L1S1和(he)L2S2),當(dang)溫度一定時，H13整(zheng)個(ge)熱力(li)學體(ti)系的(de)(de)比(bi)(bi)焓隨壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)變化(hua)趨(qu)勢非常復雜，主(zhu)要原(yuan)因(yin)(yin)如下：
a. 凝固過程中存在凝固潛熱的釋放，且潛熱釋放與固相(xiang)體積分數直接(jie)相(xiang)關。
b. 當溫度一定時(shi)，固相體積分數(shu)隨不同壓力(li)的變化(hua)而變化(hua)。
根(gen)據比(bi)(bi)(bi)焓(han)隨(sui)溫(wen)度的變化曲(qu)線(xian)，可(ke)得(de)H13的凝(ning)固(gu)潛熱為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)(bi)(bi)焓(han)溫(wen)度變化曲(qu)線(xian)的斜率可(ke)得(de)，液、固(gu)相(xiang)比(bi)(bi)(bi)熱分比(bi)(bi)(bi)為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓力低于1000MPa時，凝(ning)固(gu)潛熱，液、固(gu)相(xiang)比(bi)(bi)(bi)熱隨(sui)壓力的變化均可(ke)忽略不(bu)計，如圖2-106所(suo)示。
