在(zai)(zai)加(jia)壓(ya)(ya)冶(ye)煉過(guo)程(cheng)中，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)控制對(dui)保(bao)障高(gao)(gao)氮鋼(gang)具(ju)備致密的(de)(de)(de)宏(hong)觀(guan)組(zu)織(zhi)和(he)優異性(xing)能尤為重要。目前，經證實，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要通過(guo)兩種(zhong)方式對(dui)凝固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)和(he)組(zu)織(zhi)產生(sheng)影響(xiang)：一(yi)種(zhong)方式是宏(hong)觀(guan)尺度(du)(du)上機械作(zuo)用(yong)導(dao)致的(de)(de)(de)物理變(bian)化(hua)，如改(gai)變(bian)鑄錠和(he)鑄型(xing)間的(de)(de)(de)熱(re)(re)交(jiao)換、冷卻速率以及充(chong)型(xing)過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)控制等，另一(yi)種(zhong)方式是微(wei)觀(guan)尺度(du)(du)上的(de)(de)(de)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)變(bian)化(hua)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)作(zuo)為基本熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)之(zhi)一(yi)，對(dui)有氣相(xiang)(xiang)參(can)(can)與(yu)的(de)(de)(de)冶(ye)金反(fan)應和(he)凝固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)具(ju)有十分重要的(de)(de)(de)影響(xiang)；增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)(zai)提(ti)高(gao)(gao)冶(ye)金反(fan)應速率的(de)(de)(de)同時，能夠顯著增(zeng)(zeng)加(jia)鋼(gang)液中氮、鈣和(he)鎂的(de)(de)(de)溶解度(du)(du)，提(ti)高(gao)(gao)其收得(de)率，進(jin)而充(chong)分發(fa)(fa)揮其凈化(hua)鋼(gang)液或(huo)合金化(hua)作(zuo)用(yong)；在(zai)(zai)低壓(ya)(ya)凝固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)相(xiang)(xiang)圖、凝固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)可以忽(hu)略不(bu)計(ji)，但(dan)在(zai)(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下，相(xiang)(xiang)圖、凝固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)隨之(zhi)發(fa)(fa)生(sheng)改(gai)變(bian)，進(jin)而改(gai)變(bian)常規條件(jian)下的(de)(de)(de)凝固(gu)(gu)模式，從而有利于一(yi)些新相(xiang)(xiang)或(huo)新材料結構(gou)的(de)(de)(de)生(sheng)成。
壓力(li)(li)(li)(li)(li)對材(cai)料組織和性能的(de)影響(xiang)已(yi)經引起了(le)廣泛關注，自諾(nuo)貝爾(er)獎獲得者Bridgman 開展相關研究(jiu)以來(lai),材(cai)料熱力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)和動力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)(shu)隨壓力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)變化規律就已(yi)經得到了(le)大(da)量研究(jiu),這些研究(jiu)主要(yao)采用相圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方(fang)式完成，且主要(yao)集中在有色金屬合金材(cai)料方(fang)面，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和Cd-Zn等(deng);所(suo)研究(jiu)的(de)熱力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)和動力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)(shu)主要(yao)包括相圖、摩(mo)爾(er)體積、共(gong)晶溫度、初始(shi)轉變相類型、共(gong)晶點(dian)成分、晶粒形核以及擴散系(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)方(fang)面。研究(jiu)表(biao)明，高(gao)壓下（數(shu)(shu)(shu)量級(ji)約為10GPa)的(de)熱力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)和動力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)(shu)與常壓下存(cun)在明顯差(cha)異(yi),而這些差(cha)異(yi)有助(zhu)于闡明壓力(li)(li)(li)(li)(li)對組織的(de)影響(xiang)機理。
同樣，在壓(ya)(ya)力(li)影響鋼鐵(tie)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)方(fang)面，有(you)研究人員初步探討(tao)了(le)鋼鐵(tie)材(cai)料在高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)、固(gu)(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線溫(wen)度和(he)擴(kuo)散系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)。所選體系(xi)(xi)有(you)Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高(gao)(gao)錳鋼）等(deng)。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下的(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨著壓(ya)(ya)力(li)增大，鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)δ區域(yu)不斷減小，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ區域(yu)不斷增大，當(dang)壓(ya)(ya)力(li)增加至(zhi)2000MPa時，鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)8區域(yu)幾乎(hu)消失(shi)。但(dan)與有(you)色金屬方(fang)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比，壓(ya)(ya)力(li)對鋼鐵(tie)材(cai)料的(de)凝(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)方(fang)面的(de)研究依然十分(fen)貧瘠。本節將以(yi)含氮(dan)鋼（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分(fen)別討(tao)論，壓(ya)(ya)力(li)對凝(ning)固(gu)(gu)過程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)、熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)數(shu)(shu)(shu)、凝(ning)固(gu)(gu)模式、固(gu)(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線、體系(xi)(xi)氮(dan)溶解度、相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)和(he)分(fen)配系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)）和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)（擴(kuo)散系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)）的(de)影響規律，從(cong)而系(xi)(xi)統論述壓(ya)(ya)力(li)對鋼鐵(tie)材(cai)料凝(ning)固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)(dong)力(li)學(xue)(xue)的(de)影響規律。
1. 凝固相變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)是(shi)(shi)用來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡(heng)系(xi)統的(de)(de)組成(cheng)與熱力學(xue)(xue)參(can)數（如(ru)溫(wen)度(du)和(he)壓(ya)力）之(zhi)間關(guan)系(xi)的(de)(de)一(yi)種圖(tu)(tu)(tu)(tu)形，它可以(yi)提供(gong)壓(ya)力和(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)熱力學(xue)(xue)參(can)數之(zhi)間的(de)(de)關(guan)系(xi)，這些(xie)熱力學(xue)(xue)參(can)數包含了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫(wen)度(du)和(he)元素(su)的(de)(de)平衡(heng)分(fen)(fen)(fen)(fen)配系(xi)數等。因此(ci)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)是(shi)(shi)探討壓(ya)力對(dui)熱力學(xue)(xue)參(can)數影響規律的(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)在(zai)0.1MPa 下(xia)隨氮質量分(fen)(fen)(fen)(fen)數變(bian)化的(de)(de)垂(chui)直(zhi)截(jie)面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)域如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)2-91(a)所(suo)示(shi)。圖(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存在(zai)七個(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)為三(san)(san)(san)個(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個(ge)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)8+γ;一(yi)個(ge)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ是(shi)(shi)一(yi)個(ge)曲(qu)邊三(san)(san)(san)角形，三(san)(san)(san)個(ge)頂(ding)點（A、B和(he)C)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)與三(san)(san)(san)個(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接(jie)，且居中(zhong)(zhong)的(de)(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)下(xia)方。根據曲(qu)邊三(san)(san)(san)角形的(de)(de)判定原則［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)內發(fa)生了(le)包晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個(ge)兩(liang)(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)發(fa)生了(le)L→8、L→y和(he)δ→y.在(zai)10MPa和(he)100MPa下(xia)，隨氮質量分(fen)(fen)(fen)(fen)數變(bian)化的(de)(de)垂(chui)直(zhi)截(jie)面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)（c)所(suo)示(shi)，對(dui)比(bi)可以(yi)看出，10MPa和(he)100MPa下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)數量和(he)類型(xing)與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，而1000MPa下(xia)，隨氮質量分(fen)(fen)(fen)(fen)數變(bian)化的(de)(de)垂(chui)直(zhi)截(jie)面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存在(zai)兩(liang)(liang)個(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)消(xiao)失(shi)，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(d)所(suo)示(shi)。
相圖中三(san)相共(gong)(gong)存(cun)區(qu)(qu) L+8+y 隨壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)變(bian)化規律如(ru)圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和1000MPa下，A點(dian)(dian)的(de)(de)坐標分(fen)別(bie)(bie)為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和（0%,1537.02K),B點(dian)(dian)的(de)(de)坐標分(fen)別(bie)(bie)為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和（0.933%,1611.62K),C點(dian)(dian)的(de)(de)坐標分(fen)別(bie)(bie)為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和（0.901%,1666.65K).隨著壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)增(zeng)加，A和C點(dian)(dian)向(xiang)低氮(dan)(dan)區(qu)(qu)移動(dong)，B點(dian)(dian)向(xiang)高氮(dan)(dan)區(qu)(qu)移動(dong)，整個區(qu)(qu)域向(xiang)高溫區(qu)(qu)移動(dong)，且三(san)相共(gong)(gong)存(cun)區(qu)(qu)L+8+y呈增(zeng)大趨勢，曲邊三(san)角形(xing)的(de)(de)形(xing)狀逐漸由(you)“?”向(xiang)“Δ”轉(zhuan)變(bian)［137],相轉(zhuan)變(bian)方式(shi)逐步由(you)包晶(jing)反應(ying)(ying)（L+δ→y)向(xiang)共(gong)(gong)晶(jing)反應(ying)(ying)（L→8+y)過渡，即當壓(ya)(ya)力(li)分(fen)別(bie)(bie)為(wei)0.1MPa、10MPa和100MPa時(shi)，凝固過程為(wei)包晶(jing)反應(ying)(ying)，而(er)1000MPa時(shi)為(wei)共(gong)(gong)晶(jing)反應(ying)(ying)。
為(wei)(wei)了進一步說明(ming)壓力對凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)的(de)(de)影(ying)響規律，19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程中鐵素(su)體(ti)和(he)(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)規律如圖2-94所示(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)時(shi)，鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)呈(cheng)現(xian)(xian)(xian)出(chu)先增(zeng)大(da)后減(jian)小(xiao)的(de)(de)趨(qu)勢(shi)，拐(guai)點分(fen)(fen)(fen)別為(wei)(wei)P1、P2和(he)(he)(he)(he)P3,如圖2-94(a)所示(shi)；而(er)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈(cheng)現(xian)(xian)(xian)出(chu)連續(xu)增(zeng)大(da)的(de)(de)趨(qu)勢(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)變(bian)(bian)化(hua)拐(guai)點P1、P2和(he)(he)(he)(he)P3的(de)(de)溫(wen)度分(fen)(fen)(fen)別與奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現(xian)(xian)(xian)位(wei)置Q1、Q2和(he)(he)(he)(he)Q3的(de)(de)溫(wen)度相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-94(b)所示(shi)。當(dang)高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)度時(shi)，鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)增(zeng)加，此時(shi)無奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現(xian)(xian)(xian)，即(ji)發生(sheng)液(ye)固(gu)(gu)轉變(bian)(bian)（L→8);當(dang)低于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)度時(shi)，鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)減(jian)小(xiao)，而(er)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)加，即(ji)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形成逐(zhu)漸消失，發生(sheng)包(bao)晶反應（L+8→y);而(er)1000MPa下(xia)，鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均隨(sui)(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)逐(zhu)步增(zeng)大(da)，直至凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束，表(biao)明(ming)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾(ji)乎同時(shi)從液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出(chu)，即(ji)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程發生(sheng)共晶反應（L→8+y).這也證(zheng)明(ming)了隨(sui)(sui)著(zhu)壓力的(de)(de)增(zeng)加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)方(fang)式逐(zhu)漸由包(bao)晶反應（L+8→y)向共晶反應（L→8+y)過渡。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝固(gu)過程中(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)γ的單相(xiang)(xiang)區(qu)隨(sui)壓(ya)(ya)力(li)(li)的變(bian)化(hua)規律如圖(tu)2-95所示(shi)。當壓(ya)(ya)力(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)(jia)到100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)變(bian)化(hua)較小(xiao)，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)整體(ti)向高溫端移動(dong)(dong)，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)區(qu)域(yu)逐漸減小(xiao)；當壓(ya)(ya)力(li)(li)進一步增(zeng)加(jia)(jia)到1000MPa時，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)區(qu)幾乎從隨(sui)氮(dan)質(zhi)量分數變(bian)化(hua)的垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)圖(tu)中(zhong)消(xiao)失(shi)，如圖(tu)2-95(a)所示(shi)，即增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力(li)(li)有助于鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)δ的消(xiao)失(shi)［138].而對于奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨(sui)著壓(ya)(ya)力(li)(li)的增(zeng)加(jia)(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)向高溫段移動(dong)(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)整體(ti)向高氮(dan)區(qu)移動(dong)(dong)，整個區(qu)域(yu)呈增(zeng)大(da)趨勢，如圖(tu)2-95(b)所示(shi)。
2. 凝(ning)固模式
不(bu)(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)模(mo)式(shi)根(gen)據(ju)凝(ning)固(gu)(gu)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)種(zhong)類和相(xiang)(xiang)(xiang)轉變類型(xing)(xing)通常分為(wei)(wei)(wei)四類。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)固(gu)(gu)模(mo)式(shi)主(zhu)要受合金成(cheng)(cheng)分和凝(ning)固(gu)(gu)條(tiao)(tiao)件的(de)(de)影響(xiang)，在合金成(cheng)(cheng)分一定的(de)(de)情況(kuang)下，凝(ning)固(gu)(gu)模(mo)式(shi)主(zhu)要由凝(ning)固(gu)(gu)條(tiao)(tiao)件決定。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)在不(bu)(bu)同壓力下的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序，如圖2-96所示，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)(wei)(wei)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)在各(ge)壓力下的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)模(mo)式(shi)均(jun)為(wei)(wei)(wei)FA型(xing)(xing)。以0.1MPa的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)為(wei)(wei)(wei)例，凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)分為(wei)(wei)(wei)三個階段，凝(ning)固(gu)(gu)初期(qi)，發生(sheng)(sheng)L→8相(xiang)(xiang)(xiang)變反(fan)應(ying)；當固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質量分數(shu)升(sheng)至0.05左(zuo)右(you)時(shi)，發生(sheng)(sheng)包晶反(fan)應(ying)（L+δ→y),奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成(cheng)(cheng)，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此(ci)時(shi)體(ti)(ti)系中固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由8和γ共同組成(cheng)(cheng)；在凝(ning)固(gu)(gu)末(mo)期(qi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8完全消(xiao)失，液相(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉變為(wei)(wei)(wei)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)到凝(ning)固(gu)(gu)結束，凝(ning)固(gu)(gu)結束后，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)(wei)單一的(de)(de)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此(ci)，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序為(wei)(wei)(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固相變順(shun)序可知，當壓(ya)(ya)力(li)從(cong)0.1MPa增(zeng)加到100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的凝固模(mo)式(shi)依(yi)舊(jiu)為(wei)FA型。然而，當壓(ya)(ya)力(li)達到1000MPa時，凝固過程中(zhong)包晶(jing)反應(ying)（L+8→y)轉(zhuan)變為(wei)共晶(jing)反應(ying)（L→8+y),其相轉(zhuan)變順(shun)序發生明顯變化，如圖2-96所示。1000MPa下凝固相變順(shun)序可歸結為(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當壓力逐漸由(you)0.1MPa增加(jia)至(zhi)1000MPa時，L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的溫度區間由(you)3.86K降至(zhi)0.079K,奧氏體相(xiang)(xiang)γ形成(cheng)時的固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分數(shu)由(you)0.05降至(zhi)0.00075（圖2-96),同(tong)時相(xiang)(xiang)圖中C點（圖2-93)氮質(zhi)(zhi)量分數(shu)由(you)0.934%降低(di)至(zhi)0.901%,固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分數(shu)十分逼(bi)近本體氮質(zhi)(zhi)量分數(shu)0.9%,即(ji)L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變區間基(ji)本消失。因此，隨著(zhu)壓力的增加(jia)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的凝(ning)固(gu)模式(shi)呈現由(you)FA型(xing)向(xiang)A型(xing)轉(zhuan)變的趨勢，這主要是(shi)由(you)于(yu)增加(jia)壓力有(you)助(zhu)于(yu)比(bi)體積小的相(xiang)(xiang)形成(cheng)（γ相(xiang)(xiang)的比(bi)體積小于(yu)8相(xiang)(xiang)）,即(ji)加(jia)壓抑制(zhi)了8相(xiang)(xiang)的形成(cheng)，使凝(ning)固(gu)模式(shi)發生改變。
3. 固／液相線
凝固存在凝固潛熱的釋(shi)放(fang)和體(ti)積(ji)的收縮，屬于一(yi)級(ji)相變，因而可以(yi)采用克拉佩龍方(fang)程(cheng)來描述(shu)壓(ya)力與相變溫(wen)度之間的關(guan)系，即
4. 氮溶解度(du)
溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)影響合金體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)因素(su)(su)之(zhi)一。從圖(tu)2-98中(zhong)可以看出(chu)(chu)，隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸升高，直到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線（凝(ning)固(gu)初期(qi)）時達(da)到(dao)一個峰值（A點(dian)(dian)(dian)）。隨著(zhu)凝(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行，發生(sheng)L→8液(ye)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)(jiao)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形(xing)成，導致了(le)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)迅速降(jiang)低(di)，直到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ析出(chu)(chu)點(dian)(dian)(dian)（即(ji)(ji)L+δ→y轉變(bian)點(dian)(dian)(dian)），此(ci)時體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)最(zui)小（B點(dian)(dian)(dian)），即(ji)(ji)出(chu)(chu)現“鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如(ru)圖(tu)2-99所示。隨著(zhu)凝(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)進(jin)行，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分數減小，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)(jiao)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)應地增(zeng)(zeng)加(jia)，體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)又逐(zhu)步增(zeng)(zeng)大(da)(da)，直到(dao)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)線（凝(ning)固(gu)結束(shu)，即(ji)(ji)C點(dian)(dian)(dian)）。凝(ning)固(gu)結束(shu)后，隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)降(jiang)低(di)，體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)將繼(ji)續(xu)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，這主要(yao)是(shi)由體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)發生(sheng)固(gu)固(gu)轉變(bian)δ→y(C和D點(dian)(dian)(dian)之(zhi)間(jian)）和奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)隨著(zhu)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低(di)而增(zeng)(zeng)加(jia)（D和E點(dian)(dian)(dian)之(zhi)間(jian)）兩方面原(yuan)因所導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)C和D點(dian)(dian)(dian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長(chang)速率明(ming)顯大(da)(da)于(yu)D和E點(dian)(dian)(dian)之(zhi)間(jian)，這主要(yao)歸因于(yu)C和D點(dian)(dian)(dian)之(zhi)間(jian)貧氮(dan)(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)（鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消失(shi)加(jia)速了(le)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長(chang)。在(zai)整個凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)（A和C點(dian)(dian)(dian)之(zhi)間(jian)），氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化范圍為0.255%~0.648%.由此(ci)可見，在(zai)0.1MPa下(xia)，19Cr14Mn鋼中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分數達(da)到(dao)0.9%而不產生(sheng)嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔缺陷，是(shi)很難實現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮溶解度(du)(du)隨(sui)壓(ya)力(li)的(de)變化(hua)規律如圖2-99所(suo)示，0.1MPa下，氮溶解度(du)(du)隨(sui)壓(ya)力(li)的(de)變化(hua)規律存在(zai)明顯的(de)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)(jing)，“鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)(jing)”本質上是在(zai)固相中(zhong)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)形成(cheng)(cheng)元素(su)(su)質量分數較低的(de)情況下，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相δ在(zai)凝(ning)(ning)固初(chu)期析(xi)出，導(dao)致(zhi)(zhi)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮溶解度(du)(du)快速降(jiang)低的(de)現象；凝(ning)(ning)固過程中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)(jing)的(de)出現會加(jia)劇(ju)局部氮析(xi)出的(de)趨勢，造(zao)成(cheng)(cheng)局部氮分布均勻性差等缺陷，更甚者會導(dao)致(zhi)(zhi)大量氣孔缺陷的(de)形成(cheng)(cheng)，進而影響后續加(jia)工工藝，大幅度(du)(du)降(jiang)低了材(cai)料的(de)成(cheng)(cheng)材(cai)率(lv)。然而，隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)加(jia)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)(jing)減小，當壓(ya)力(li)增(zeng)加(jia)到1MPa時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)(jing)完(wan)全消(xiao)失，且(qie)在(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)整個(ge)凝(ning)(ning)固過程中(zhong)，氮溶解度(du)(du)始終(zhong)處(chu)于(yu)增(zeng)大的(de)趨勢。因此，對(dui)19Cr14MnxN而言，增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)能夠有(you)效(xiao)地增(zeng)加(jia)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮溶解度(du)(du)，避免鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)(jing)的(de)形成(cheng)(cheng)，從而減小了凝(ning)(ning)固過程中(zhong)氣孔缺陷的(de)形成(cheng)(cheng)趨勢。
5. 元素分配系數
凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，合金(jin)(jin)元素在固(gu)／液(ye)界面(mian)處發生質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)再分(fen)(fen)配(pei)，導致(zhi)了合金(jin)(jin)元素在鑄錠(ding)內分(fen)(fen)布(bu)的(de)(de)不均勻性，最終形成偏析。溶質再分(fen)(fen)配(pei)的(de)(de)程(cheng)度通常(chang)采用溶質分(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)ko進行表征，即(ji)平(ping)衡凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)固(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)溶質的(de)(de)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)Cs與液(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)溶質的(de)(de)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)CL之(zhi)間比值：
對(dui)(dui)于(yu)(yu)二元(yuan)(yuan)合(he)金體(ti)系，溶質分配系數(shu)(shu)o通常可(ke)以(yi)由(you)相(xiang)圖中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)／液(ye)相(xiang)線斜(xie)率獲得；而(er)對(dui)(dui)于(yu)(yu)多(duo)元(yuan)(yuan)合(he)金體(ti)系，難(nan)以(yi)利(li)用相(xiang)圖進行計算，但可(ke)基于(yu)(yu)準確可(ke)靠(kao)的(de)熱(re)力學數(shu)(shu)據，利(li)用溶質在固(gu)(gu)／液(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)化學位相(xiang)等的(de)原理(li)進行計算。由(you)于(yu)(yu)19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)固(gu)(gu)時，固(gu)(gu)相(xiang)轉變(bian)過程中(zhong)(zhong)存在鐵素體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ共存的(de)階段，因而(er)結合(he)凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)相(xiang)質量分數(shu)(shu)以(yi)及各相(xiang)中(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素質量分數(shu)(shu)，采用式（2-177)可(ke)計算各元(yuan)(yuan)素的(de)溶質分配系數(shu)(shu)，即
式中，k為元(yuan)素(su)i的(de)分配系數；ws和(he)wy分別(bie)為鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)質量(liang)分數；Cs,i和(he)Cy,;分別(bie)為元(yuan)素(su)i在鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中的(de)質量(liang)分數。
在(zai)0.1MPa下的(de)(de)(de)(de)(de)凝固(gu)(gu)過程中，19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼(gang)各(ge)元素(su)(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)(zhi)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)規律如(ru)圖2-100所(suo)(suo)示。固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)組成由(you)單(dan)一鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ共存時，各(ge)元素(su)(su)(su)(su)(su)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)趨(qu)勢出現了(le)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)拐點，這主(zhu)要是由(you)于(yu)各(ge)元在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)差異較(jiao)大。結(jie)合19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼(gang)凝固(gu)(gu)時的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)順序可知(zhi)，在(zai)凝固(gu)(gu)初(chu)期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單(dan)一鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ中各(ge)元素(su)(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)(zhi)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)分(fen)別(bie)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)末期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單(dan)一奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ中各(ge)元素(su)(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)(zhi)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)分(fen)別(bie)為(wei)：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由(you)此(ci)可知(zhi)，碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅在(zai)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ中的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)大于(yu)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8,因而(er)，在(zai)發生L+8→γ轉變(bian)(bian)時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8減少，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ增加(jia)，致(zhi)使碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小逐漸增大。而(er)對于(yu)鉬(mu)和(he)鉻，它們在(zai)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ中的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)小于(yu)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8,導(dao)致(zhi)鉬(mu)和(he)鉻的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小而(er)逐漸減小，如(ru)圖2-100所(suo)(suo)示。
在(zai)(zai)(zai)10MPa 和(he)100MPa下，各元素(su)分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化規律(lv)與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-101所示。而(er)(er)在(zai)(zai)(zai)1000MPa下，除凝(ning)固初期（液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)十分(fen)(fen)(fen)接近于(yu)(yu)(yu)(yu)1時）固相(xiang)(xiang)(xiang)由單一鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8組成(cheng)外(wai)(wai)，在(zai)(zai)(zai)后續凝(ning)固過(guo)程中(zhong)，由于(yu)(yu)(yu)(yu)發生了共晶(jing)轉變(bian)L→y+8,固相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)量均隨著(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)而(er)(er)增大(da)，因(yin)(yin)而(er)(er)各元素(su)分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)為(wei)平滑曲(qu)線，無(wu)明顯拐點出現(xian)，如圖2-101所示。此(ci)外(wai)(wai)，隨著(zhu)壓(ya)力的(de)(de)增加，鉬(mu)和(he)錳的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均減(jian)(jian)小(xiao)，且(qie)錳的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)幅度大(da)于(yu)(yu)(yu)(yu)鉬(mu)，因(yin)(yin)而(er)(er)壓(ya)力有(you)利于(yu)(yu)(yu)(yu)枝晶(jing)間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鉬(mu)和(he)錳的(de)(de)富集(ji)，進而(er)(er)加劇(ju)了鉬(mu)和(he)錳的(de)(de)微觀偏析，如圖2-102所示。對于(yu)(yu)(yu)(yu)元素(su)碳(tan)、氮和(he)鉻，元素(su)分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)壓(ya)增加而(er)(er)增大(da)，且(qie)始(shi)終(zhong)小(xiao)于(yu)(yu)(yu)(yu)1,因(yin)(yin)而(er)(er)增加壓(ya)力有(you)助于(yu)(yu)(yu)(yu)緩解其在(zai)(zai)(zai)枝晶(jing)間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)富集(ji)，從(cong)而(er)(er)減(jian)(jian)輕碳(tan)、氮和(he)鉻的(de)(de)微觀偏析。對于(yu)(yu)(yu)(yu)硅(gui)(gui)元素(su)，壓(ya)力一定(ding)時，凝(ning)固過(guo)程中(zhong)其分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)從(cong)小(xiao)于(yu)(yu)(yu)(yu)1逐步向(xiang)大(da)于(yu)(yu)(yu)(yu)1過(guo)渡，使得(de)枝晶(jing)間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)濃(nong)度呈現(xian)出先(xian)增大(da)后減(jian)(jian)小(xiao)的(de)(de)趨勢；而(er)(er)當壓(ya)力增加到1000MPa時，整個凝(ning)固過(guo)程中(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)始(shi)終(zhong)大(da)于(yu)(yu)(yu)(yu)1,枝晶(jing)間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)濃(nong)度隨著(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)而(er)(er)減(jian)(jian)小(xiao)，進而(er)(er)導致枝晶(jing)界(jie)處貧硅(gui)(gui)，偏析加劇(ju)。
6. 元素(su)擴散(san)系(xi)數
擴(kuo)散是指晶體中原子（或離子）由(you)熱運動產生的(de)遷移(yi)過(guo)程(cheng)，合金(jin)元素的(de)擴(kuo)自始至終貫穿金(jin)屬或者合金(jin)發生相變、組織轉變、結(jie)晶和再結(jie)晶等過(guo)程(cheng)。各元素的(de)擴(kuo)散系(xi)數(shu)D是體系(xi)的(de)動態性質之一，由(you)菲(fei)克(ke)第一定(ding)律(lv)可知，擴(kuo)散系(xi)數(shu)是元素在單(dan)位時(shi)間每單(dan)位濃度梯度的(de)條件(jian)下沿擴(kuo)散方向垂直(zhi)通過(guo)單(dan)位面(mian)積的(de)質量或物(wu)質的(de)量，可由(you)阿倫(lun)尼烏(wu)斯方程(cheng)進行描述，即
式中(zhong)(zhong)，kb為(wei)玻(bo)爾茲曼常數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能；T為(wei)溫度(du)；A為(wei)常數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適用于所(suo)有類型的(de)(de)(de)固態(tai)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)過程，不同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)區別(bie)僅(jin)僅(jin)在(zai)于A和ΔGm的(de)(de)(de)不同(tong)。從式（2-178)可以看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨著擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能ΔGm的(de)(de)(de)增大(da)(da)(da)而減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)；反之，激(ji)(ji)活(huo)(huo)能ΔGm越(yue)小(xiao)(xiao)，元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)越(yue)大(da)(da)(da)，元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)越(yue)容易。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼凝固過程中(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)不同(tong)壓(ya)力下的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)如(ru)圖(tu)2-103所(suo)示。鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)i(i=碳(tan)、氮(dan)(dan)、錳、鉬、鉻(ge)和硅(gui)）的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)大(da)(da)(da)1~2個(ge)(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量級，這主(zhu)要是(shi)由于奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)胞（面(mian)心(xin)立(li)方(fang)(fang)）的(de)(de)(de)致密(mi)(mi)度(du)為(wei)0.74,大(da)(da)(da)于鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)(jing)胞（體(ti)(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)(fang)）的(de)(de)(de)致密(mi)(mi)度(du)（0.68),而致密(mi)(mi)度(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)體(ti)(ti)(ti)結構中(zhong)(zhong)，原(yuan)子擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能較高，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)(xiao)。此外，間隙原(yuan)子的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能均比(bi)(bi)置換(huan)原(yuan)子的(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)［145],因(yin)此元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)碳(tan)和氮(dan)(dan)無論在(zai)鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)還是(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)(bi)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)錳、鉬、鉻(ge)和硅(gui)的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)2~3個(ge)(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量級，如(ru)圖(tu)2-103所(suo)示。同(tong)時隨著壓(ya)力的(de)(de)(de)增加(jia)，碳(tan)和氮(dan)(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化量均大(da)(da)(da)于錳、鉬、鉻(ge)和硅(gui)；增加(jia)壓(ya)力減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)了(le)鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，抑(yi)制了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)；增加(jia)壓(ya)力減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)了(le)鐵素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，但增大(da)(da)(da)了(le)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)速了(le)其中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)。因(yin)此，增加(jia)壓(ya)力對(dui)不同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)不同(tong)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響不同(tong)，但總體(ti)(ti)(ti)來講，壓(ya)力對(dui)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響較小(xiao)(xiao)，在(zai)100MPa以內可以忽略(lve)。
7. 晶(jing)粒(li)形核
a. 臨(lin)界形核半徑
根據經(jing)典形(xing)(xing)核理論可知(zhi)，均質形(xing)(xing)核過程(cheng)中臨形(xing)(xing)核半徑r與相變驅(qu)動力(li)ΔGL→S,P之間的(de)關系為
在(zai)(zai)19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)可由(you)Thermo-Calc 熱力(li)學軟件進行計算，結果如圖2-104所示。凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化規律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數(shu)基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)(ti)系在(zai)(zai)0.1MPa、10MPa和100MPa下凝(ning)固(gu)(gu)(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)隨著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數(shu)的(de)(de)減小(xiao)呈現出先增(zeng)大后減小(xiao)的(de)(de)趨(qu)勢。凝(ning)固(gu)(gu)(gu)初期發生(sheng)L→8轉變(bian)(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)隨著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進行而(er)(er)不斷增(zeng)大，直(zhi)至發生(sheng)L+8→γ轉變(bian)(bian)(bian)。此時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)達(da)到峰值(zhi)(zhi)，且(qie)壓(ya)力(li)越大，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)峰值(zhi)(zhi)越小(xiao)，而(er)(er)達(da)到峰值(zhi)(zhi)時(shi)的(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數(shu)越大，因此加壓(ya)有助(zhu)于鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)提前達(da)到峰值(zhi)(zhi)；隨著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)繼(ji)續(xu)進行，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)步向奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)(bian)(bian)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)不斷減小(xiao)，直(zhi)至鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而(er)(er)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)壓(ya)力(li)為1000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)在(zai)(zai)整個凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中呈持續(xu)增(zeng)大的(de)(de)趨(qu)勢。
相(xiang)(xiang)比(bi)之下(xia)，在0.1MPa、10MPa、100MPa和(he)1000MPa的凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還(huan)是(shi)L→8+y轉變(bian)(bian)，奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ作為(wei)(wei)生成(cheng)相(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅動(dong)力(li)變(bian)(bian)化呈單調性(xing)，均隨著壓(ya)力(li)的增加(jia)而(er)增大(da)。因此，增加(jia)壓(ya)力(li)有(you)助于提升凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)趨勢(shi)，即均增大(da)了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)過(guo)(guo)程(cheng)中生成(cheng)相(xiang)(xiang)的相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅動(dong)力(li)，有(you)利于促進19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)的進行，這主要是(shi)因為(wei)(wei)鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)δ和(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的比(bi)體(ti)積均小于液相(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不同壓(ya)力(li)下(xia)晶粒的臨界形(xing)核(he)半徑(jing)與(yu)相變(bian)驅動力(li)的關系為
b. 形核率
單位(wei)體積液相(xiang)在單位(wei)時(shi)間內所形(xing)成的晶(jing)核數目稱為形(xing)核率，經(jing)典形(xing)核理論給出(chu)了(le)形(xing)核率N與擴散(san)激活能ΔGm和形(xing)核功ΔG*之間的關系，即
從(cong)式（2-185)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，形(xing)核(he)功(gong)ΔG隨(sui)著(zhu)相變(bian)驅動力(li)ΔGL→s,P的增(zeng)大(da)而減(jian)小(xiao)，因此(ci)增(zeng)加(jia)凝固壓(ya)力(li)有(you)利于形(xing)核(he)功(gong)ΔG的降(jiang)低(di)（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)大(da)形(xing)核(he)率N.此(ci)外，從(cong)壓(ya)力(li)對(dui)擴(kuo)散系數(shu)的影響(xiang)可(ke)以得(de)出(chu)，隨(sui)著(zhu)壓(ya)力(li)的增(zeng)加(jia)，擴(kuo)散激(ji)活能(neng)ΔGm的變(bian)化(hua)(hua)(hua)較(jiao)小(xiao)，在(zai)較(jiao)低(di)壓(ya)力(li)下(xia)，擴(kuo)散激(ji)活能(neng)ΔG的變(bian)化(hua)(hua)(hua)可(ke)以忽(hu)略(lve)。結合式（2-183)可(ke)知，加(jia)壓(ya)通過減(jian)小(xiao)形(xing)核(he)功(gong)ΔG,使得(de)形(xing)核(he)率N呈指數(shu)增(zeng)長，達到細(xi)化(hua)(hua)(hua)晶粒的效果。
8. 密度和熱膨(peng)脹系數
密度表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)物(wu)質疏密程(cheng)度，H13密度隨(sui)壓力(li)(li)和(he)(he)(he)溫度的變(bian)化曲(qu)線(xian)(xian)如(ru)圖2-105所示(shi)(shi)。其中，點(dian)(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)(he)L2分(fen)別(bie)對應H13凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)開(kai)始(shi)和(he)(he)(he)結束點(dian)(dian)；S1和(he)(he)(he)S2分(fen)別(bie)代表(biao)(biao)(biao)不同(tong)壓力(li)(li)下(xia)H13的固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)點(dian)(dian)；E1和(he)(he)(he)E2分(fen)別(bie)代表(biao)(biao)(biao)不同(tong)壓力(li)(li)下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)L→γ開(kai)始(shi)點(dian)(dian)；B1和(he)(he)(he)B2分(fen)別(bie)代表(biao)(biao)(biao)不同(tong)壓力(li)(li)下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)L+8→y開(kai)始(shi)點(dian)(dian)；L1和(he)(he)(he)L2分(fen)別(bie)代表(biao)(biao)(biao)不同(tong)壓力(li)(li)下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)L→8開(kai)始(shi)點(dian)(dian)，即(ji)H13的凝(ning)固(gu)(gu)開(kai)始(shi)點(dian)(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa)和(he)(he)(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)(biao)(biao)示(shi)(shi)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)密度隨(sui)溫度的變(bian)化曲(qu)線(xian)(xian)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)密度隨(sui)溫度的變(bian)化曲(qu)線(xian)(xian)分(fen)別(bie)如(ru)線(xian)(xian)S1So和(he)(he)(he)S2So所示(shi)(shi)。線(xian)(xian)L2Lo和(he)(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)(he)S1So相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)互重合，表(biao)(biao)(biao)明壓力(li)(li)從(cong)0.1MPa增加至1000MPa時，壓力(li)(li)對固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)密度以(yi)(yi)及熱膨(peng)脹系數的影響(xiang)幾(ji)乎(hu)可(ke)以(yi)(yi)忽略不計，熱膨(peng)脹系數約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)2MPa)和(he)S2L2(1000MPa)分別代表不(bu)同壓(ya)力下液(ye)、δ和(he)γ混合相密度隨溫度的變化(hua)規律。當溫度一定時，壓(ya)力從0.1MPa 增加(jia)至(zhi)1000MPa,混合相密度變化(hua)幅度較(jiao)大，其主(zhu)要原因如下：
a. 加壓提高了(le)固（S1→S2)、液(ye)相溫(wen)度（L→L2),使得凝(ning)固區間向高溫(wen)區移動（S,L1S2L2),進而(er)導致在溫(wen)度一定(ding)時，混合(he)相中固相的體積分數增大，液(ye)相體積分數相應(ying)減小(xiao)。
b. 混合相(xiang)中，固相(xiang)密度（8和γ)大于液(ye)相(xiang)密度，且隨壓力(li)的變(bian)化幅度較小。
此外，凝固(gu)過程中（S1L1和S2L2),密度的波動主要由相(xiang)變（L→y;L+δ→Y和L→8)導致各相(xiang)體積分數變化所導致。
9. 焓、凝(ning)固(gu)潛熱(re)(re)以及比熱(re)(re)
焓(han)為熱力學中表示物質系統能量狀(zhuang)態(tai)的一個狀(zhuang)態(tai)參(can)數，每千(qian)克物質的焓(han)為比(bi)焓(han)，即
式中，h為比(bi)(bi)(bi)焓(han)；m為質量(liang)；U為內能；P為壓力(li)(li)(li)；V為體積。由式（2-186)可知(zhi)，當(dang)內能和(he)質量(liang)一(yi)定(ding)時(shi)，比(bi)(bi)(bi)焓(han)h與PV成(cheng)正比(bi)(bi)(bi)。當(dang)壓力(li)(li)(li)小于(yu)1000MPa時(shi)，加(jia)壓對(dui)液相(xiang)(xiang)和(he)固相(xiang)(xiang)密度(du)的(de)影響幾乎可以(yi)忽略不計(ji)，因(yin)而對(dui)體積的(de)影響微乎其微。那(nei)么，比(bi)(bi)(bi)焓(han)主(zhu)要受壓力(li)(li)(li)的(de)影響，當(dang)壓力(li)(li)(li)從0.1MPa增(zeng)(zeng)加(jia)至(zhi)1000MPa時(shi)，比(bi)(bi)(bi)焓(han)明(ming)顯增(zeng)(zeng)大，但當(dang)壓力(li)(li)(li)低于(yu)2MPa時(shi)，比(bi)(bi)(bi)焓(han)幾乎保持不變，如圖(tu)2-106所示(shi)。在凝固過程中（L1S1和(he)L2S2),當(dang)溫度(du)一(yi)定(ding)時(shi)，H13整(zheng)個熱力(li)(li)(li)學體系的(de)比(bi)(bi)(bi)焓(han)隨壓力(li)(li)(li)的(de)變化趨(qu)勢非常復雜，主(zhu)要原因(yin)如下：
a. 凝(ning)固(gu)過程(cheng)中存在(zai)凝(ning)固(gu)潛(qian)熱(re)的釋(shi)放，且潛(qian)熱(re)釋(shi)放與固(gu)相(xiang)(xiang)體積(ji)分數直接相(xiang)(xiang)關。
b. 當溫度一定時(shi)，固(gu)相體積分數隨不同壓(ya)力的變化(hua)而變化(hua)。
根據比焓隨溫度(du)的(de)變(bian)化曲線，可得(de)H13的(de)凝固(gu)潛(qian)(qian)熱為221.3kJ/kgl1511;由比焓溫度(du)變(bian)化曲線的(de)斜(xie)率可得(de)，液(ye)(ye)、固(gu)相比熱分(fen)比為822.8J/(kg·K)和(he)679.5J/(kg·K).當壓(ya)力低于1000MPa時，凝固(gu)潛(qian)(qian)熱，液(ye)(ye)、固(gu)相比熱隨壓(ya)力的(de)變(bian)化均可忽略不計，如圖2-106所示。
