一、氮的固相溶解(jie)度(du)模(mo)型
一般而言，不銹鋼熔體在凝固過程中首先生成δ-Fe相，而氮在δ-Fe中的溶解度遠低于在液相和奧氏體相中的溶解度（如圖2-42所示，容易使鋼中的氮析出并形成氮氣孔。因此，探究影響固相中氮溶解度的因素，并建立合理的固相溶解度模型，對高氮不銹鋼的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根據 Hillert和(he)(he)Staffansson的(de)正規(gui)溶(rong)體模(mo)型，每個狀態（相(xiang)(xiang)(xiang)、間隙溶(rong)液和(he)(he)空位(wei)等(deng)）可(ke)由相(xiang)(xiang)(xiang)應的(de)能量表(biao)示，可(ke)使用兩個晶格，分別當作溶(rong)質原子(zi)和(he)(he)間隙溶(rong)質原子(zi)。因(yin)為大量的(de)間隙位(wei)置不被(bei)占用，這些空位(wei)則被(bei)視(shi)為額外(wai)的(de)元(yuan)素（Va).基于此(ci)模(mo)型，可(ke)建立氮在固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)高氮不銹(xiu)鋼體系中的(de)溶(rong)解度模(mo)型，以預測(ce)氮在固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)平(ping)衡氮含量或飽(bao)和(he)(he)滲氮量并分析其影響因(yin)素。
考慮到固(gu)態(tai)與熔體的不(bu)同，以(yi)Fe-Cr-Mn-N合(he)金(jin)體系為例，在固(gu)態(tai)合(he)金(jin)中各(ge)元素的摩爾分數(shu)(shu)（xN、xi)可以(yi)轉(zhuan)化(hua)為相應(ying)的位置分數(shu)(shu)（yN、yi):
由于固相體系中氮的溶解度與晶體結構、間隙原子晶格位置等密切相關，需要分別針對典型的γ、δ和α相區建立氮溶解度模型。
1. 氮在(zai)γ相中固(gu)相溶解(jie)度(du)模(mo)型的建立
對于Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在固態奧氏體（面心(xin)立方(fang)結(jie)構）相(xiang)區，氣相(xiang)和奧氏體相(xiang)的平衡方(fang)程可表達為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對于(yu)Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在(zai)鐵(tie)素體相(xiang)（體心(xin)立方(fang)結構）中(zhong)(zhong)，鐵(tie)晶格中(zhong)(zhong)每個(ge)填入間隙(xi)位(wei)(wei)置的(de)氮原子都會阻礙(ai)該(gai)間隙(xi)位(wei)(wei)置的(de)最近鄰的(de)三(san)個(ge)間隙(xi)位(wei)(wei)置被其(qi)他氮原子占據。因此，氣相(xiang)與(yu)鐵(tie)素體相(xiang)的(de)平衡方(fang)程可表(biao)達為下式：
3. 合(he)金中奧氏體數量和液(ye)相(xiang)線的確定
明確(que)合金凝(ning)固(gu)過程(cheng)(cheng)的(de)(de)相轉變，是通過模型計(ji)算氮固(gu)相溶(rong)解(jie)度(du)的(de)(de)一個(ge)重(zhong)要基(ji)礎。其(qi)中(zhong)，確(que)定(ding)鋼(gang)種的(de)(de)液相線溫度(du)TL和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)與鐵素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)數(shu)量(liang)或比(bi)例尤為(wei)重(zhong)要。近(jin)年來，研究人員利用熱(re)力學(xue)數(shu)據計(ji)算了合金元(yuan)素(su)與相平衡的(de)(de)關系，以(yi)鋼(gang)的(de)(de)化(hua)學(xue)成分和(he)熱(re)處(chu)理(li)溫度(du)作為(wei)計(ji)算奧氏(shi)體(ti)(ti)數(shu)量(liang)的(de)(de)基(ji)礎，根據SGTE熱(re)力學(xue)數(shu)據庫進行計(ji)算，得出奧氏(shi)體(ti)(ti)線性方程(cheng)(cheng)式如下：
根據(ju)鋼的(de)化學成(cheng)分和固溶(rong)溫(wen)度(du)，按此(ci)方程式即可計(ji)算出在不(bu)同溫(wen)度(du)下(xia)的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)數量，計(ji)算數據(ju)與實驗結果(guo)吻合(he)得(de)很好(hao)。吳忠(zhong)忠(zhong)等利(li)用(yong)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)線性方程和固溶(rong)實驗研究了(le)不(bu)同固溶(rong)溫(wen)度(du)下(xia)各相的(de)含量，奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)線性方程理論計(ji)算的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)數量與實驗值吻合(he)得(de)很好(hao)，精確度(du)很高。
利用固(gu)(gu)相(xiang)氮(dan)溶(rong)解度(du)(du)(du)(du)模型，可以方(fang)(fang)便地計(ji)算(suan)出Fe-Cr-Mn-N系合金在各溫(wen)度(du)(du)(du)(du)區間(jian)的氮(dan)溶(rong)解度(du)(du)(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)。通(tong)過擬合前(qian)人的研(yan)究成果和奧氏體(ti)(ti)線(xian)性方(fang)(fang)程，可以確定(ding)固(gu)(gu)相(xiang)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量為(wei)(wei)80%是(shi)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)和奧氏體(ti)(ti)的理論分(fen)界(jie)點(dian)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量大于80%為(wei)(wei)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)區域(yu)，該分(fen)界(jie)點(dian)即為(wei)(wei)氮(dan)溶(rong)解度(du)(du)(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)上鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)全(quan)部轉變為(wei)(wei)奧氏體(ti)(ti)的拐點(dian)。根據鋼(gang)種的液相(xiang)線(xian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)，可以方(fang)(fang)便地確定(ding)氮(dan)溶(rong)解度(du)(du)(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)上由液相(xiang)轉變為(wei)(wei)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的拐點(dian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)。鋼(gang)種不(bu)同，液相(xiang)線(xian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)的表達式也不(bu)盡相(xiang)同［54].在本研(yan)究中(zhong)采用下式來計(ji)算(suan)鋼(gang)種的液相(xiang)線(xian)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)TL.
4. 氮的(de)固相溶解度模型的(de)驗證
利用(yong)前人實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)數(shu)據，驗(yan)證氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)固相溶(rong)解度(du)模型的(de)(de)準確性。李光強等對氮(dan)(dan)(dan)(dan)在合(he)金體系中的(de)(de)溶(rong)解度(du)進行了實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)研究(jiu)，直接(jie)用(yong)高純氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣在1473K、0.1MPa下高溫電阻爐內進行滲氮(dan)(dan)(dan)(dan)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)，爐管兩端封閉以(yi)形成穩定(ding)的(de)(de)氣氛(fen)。該研究(jiu)的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)鋼種成分和固相滲氮(dan)(dan)(dan)(dan)后的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量見表2-10。利用(yong)上(shang)述氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度(du)模型進行計算(suan)，其理(li)論(lun)計算(suan)值(zhi)(zhi)與實(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)驗(yan)值(zhi)(zhi)比較如圖2-43所示，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度(du)的(de)(de)模型計算(suan)值(zhi)(zhi)與測量值(zhi)(zhi)吻(wen)合(he)良好。
Kunze等對(dui)Fe17.26Cr6.42Mn和(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金(jin)體(ti)系(xi)在不同氮氣壓力(li)條件下，進行了低(di)溫(wen)(wen)奧(ao)氏(shi)體(ti)、高溫(wen)(wen)奧(ao)氏(shi)體(ti)和(he)δ-Fe的(de)(de)固(gu)相滲氮實驗研(yan)究(jiu)。本(ben)模型的(de)(de)計(ji)算結果與(yu)其實驗結果的(de)(de)對(dui)比見圖2-44和圖2-45。從(cong)圖中可(ke)以看(kan)到(dao)，實驗值與(yu)模型的(de)(de)計(ji)算值吻(wen)合得很(hen)好，尤其在(zai)δ-Fe相(xiang)吻合得更好。但對于Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系(xi)在奧氏(shi)體相(xiang)中(zhong)的實驗(yan)點(dian)偏離計算曲(qu)線較大，如圖2-44(a)所示。這可能(neng)是由(you)于在建(jian)立模型的過(guo)程(cheng)中(zhong)忽略了δ-Fe相和γ奧(ao)氏體兩相共存階段溶解度的(de)計算(suan)，導致模型的(de)計算(suan)值與實(shi)驗(yan)值存在一定的(de)偏差。
二、固相(xiang)合金(jin)體(ti)系中(zhong)氮溶解度模型的相(xiang)關(guan)研究
面心立方結構鐵中氮的(de)(de)(de)濃度(du)可由奧氏體(ti)相與氮氣(qi)之間的(de)(de)(de)平衡實驗得到(dao)，目前多數實驗都在912~1394℃范圍(wei)內，當溫度(du)更高(gao)時，固體(ti)表面的(de)(de)(de)氣(qi)體(ti)成分(fen)具有明(ming)顯的(de)(de)(de)不確定性。Hillert和Jarl、曲(qu)英和Wada-Pehlk等分(fen)別給出了鐵中氮濃度(du)與溫度(du)和氮氣(qi)壓力的(de)(de)(de)關(guan)系式：
Tsuchiyama等將(jiang)厚(hou)度(du)(du)為0.25~3.0mm的Fe-Cr-Mn 系(xi)合金試樣(yang)置于(yu)0.1MPa的氮(dan)(dan)(dan)氣氛中(zhong)，在1473K溫度(du)(du)下(xia)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)。滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)60min后，厚(hou)度(du)(du)為0.25mm的Fe12.5Cr 合金試樣(yang)中(zhong)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)反(fan)應達(da)到(dao)平衡，試樣(yang)的平均氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)達(da)到(dao)了0.30%,并且試樣(yang)的平均氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)隨著(zhu)合金中(zhong)鉻、錳元素含(han)(han)量(liang)的增加而逐漸增加，對于(yu)實驗(yan)(yan)Fe24.0Cr20.5Mn合金，滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)反(fan)應平衡后試樣(yang)的平均氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)達(da)到(dao)1.95%.此(ci)外，對固(gu)態滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)時鋼中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的溶解度(du)(du)計算模(mo)型進行了簡化，并通過固(gu)相(xiang)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)實驗(yan)(yan)數(shu)據進行修正，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)氣壓力下(xia)Fe-Cr-Mn系(xi)不銹鋼中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶解度(du)(du)的近似表達(da)式：
在前人(ren)研究的(de)基(ji)礎上，Kunze和Rothe[50]計算和推(tui)導了氮在奧氏體Fe-Cr-Mn合金中(zhong)的(de)溶解度，氮的(de)活(huo)度系數(shu)YN(以摩爾分(fen)(fen)數(shu)表示）與溫(wen)度及氮在合金中(zhong)的(de)摩爾分(fen)(fen)數(shu)xN存(cun)在如下關系：
表2-11給出了(le)1000~1200℃范(fan)圍內(nei)，N與合金元素Cr、Mn的活度相互作(zuo)用系數和溫度之間的關系。根據Wagner模型，超額吉布斯自由能可以用活度相互作(zuo)用系數表示為(wei)
三、固相(xiang)合金體(ti)系中氮溶解度的(de)影(ying)響(xiang)因素
利用已建立的(de)氮(dan)在固相不(bu)銹鋼(gang)中的(de)溶解(jie)度(du)模型，可(ke)得出高氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)在凝固過程中隨溫(wen)度(du)變化(hua)時氮(dan)在不(bu)同相區的(de)溶解(jie)度(du)變化(hua)曲(qu)線，以明晰氮(dan)氣分壓和鉻、錳等(deng)典型合金元(yuan)素對氮(dan)溶解(jie)的(de)影響。
研究(jiu)結果表明(ming)，在(zai)凝(ning)固(gu)過(guo)程中氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)受(shou)相(xiang)(xiang)轉變的(de)(de)影響明(ming)顯，在(zai)相(xiang)(xiang)變點處(chu)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)會(hui)有突(tu)變。隨著鋼液溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)降(jiang)低，氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)會(hui)逐漸增加；在(zai)凝(ning)固(gu)初期，δ相(xiang)(xiang)的(de)(de)產(chan)(chan)生導致氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)急劇降(jiang)低；當鋼中開始析(xi)出γ相(xiang)(xiang)時，氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)又會(hui)增大，并且(qie)隨著γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)增多(duo)，氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)逐漸增大。固(gu)液兩相(xiang)(xiang)區氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)最(zui)小，在(zai)析(xi)出的(de)(de)高(gao)溫(wen)鐵素體與液相(xiang)(xiang)界面處(chu)最(zui)容易(yi)產(chan)(chan)生氮(dan)(dan)氣泡。在(zai)實(shi)際冶(ye)煉過(guo)程中，8相(xiang)(xiang)區的(de)(de)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)決定(ding)了在(zai)凝(ning)固(gu)過(guo)程中是否產(chan)(chan)生氮(dan)(dan)氣孔。
1. 氮氣(qi)壓力對(dui)合金(jin)體系(xi)氮溶解(jie)度的(de)影(ying)響
我們利用建立的(de)(de)氮在(zai)(zai)不銹鋼(gang)熔(rong)體(ti)中(zhong)(zhong)及氮在(zai)(zai)γ相、δ相和α相中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度模型，對Fe-18Cr-18Mn合(he)金體(ti)系在(zai)(zai)不同(tong)氮氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件下，氮在(zai)(zai)該(gai)合(he)金體(ti)系不同(tong)相中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度進行了計算，結(jie)果如(ru)圖2-46所示。隨著體(ti)系氮氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，δ-Fe相區逐(zhu)漸減小(xiao)，當氮氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)增(zeng)至0.6MPa時，8-Fe相完全消失(shi)，凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)氮直(zhi)接由液相進入γ奧氏體(ti)相區。提高體(ti)系氮氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)不僅可以(yi)提高各相中(zhong)(zhong)氮的(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度，還可以(yi)減小(xiao)δ-Fe區域，有效地抑制(zhi)凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)氮的(de)(de)析出。目前，常見的(de)(de)高氮鋼(gang)制(zhi)備(bei)工藝基本上都(dou)是采用增(zeng)加(jia)氮氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)，如(ru)高壓(ya)氮氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)下的(de)(de)感應(ying)熔(rong)煉、高壓(ya)氮氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)氛(fen)下的(de)(de)電渣重(zhong)熔(rong)、高壓(ya)電弧爐熔(rong)煉等。
2. 合金(jin)成(cheng)分對合金(jin)體系氮(dan)溶解度(du)的影響(xiang)
研究表明(ming)，Cr、Mn等(deng)常用合金(jin)元素(su)均(jun)能(neng)增大氮(dan)的(de)(de)(de)固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度。為了(le)探究合金(jin)元素(su)含(han)量(liang)對(dui)氮(dan)固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度的(de)(de)(de)影(ying)響規律(lv)，Tsuchiyama等(deng)基于(yu)實驗繪制了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)氣壓(ya)力下(xia)Fe-Cr和Fe-Mn二元合金(jin)的(de)(de)(de)平(ping)衡(heng)氮(dan)含(han)量(liang)與Cr或Mn含(han)量(liang)的(de)(de)(de)關系［圖2-47(a)].結(jie)果表明(ming)，提高兩(liang)種元素(su)的(de)(de)(de)含(han)量(liang)都增加(jia)(jia)了(le)氮(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度，其中Cr元素(su)較Mn元素(su)更(geng)能(neng)有效地增加(jia)(jia)鋼中氮(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度。例(li)如(ru)，添加(jia)(jia)23%Cr可增加(jia)(jia)平(ping)衡(heng)氮(dan)含(han)量(liang)至超高氮(dan)（1%N)的(de)(de)(de)水平(ping)，而添加(jia)(jia)25%Mn時平(ping)衡(heng)氮(dan)含(han)量(liang)也(ye)僅能(neng)達到(dao)0.15%。圖2-47(b)所示(shi)的(de)(de)(de)等(deng)氮(dan)含(han)量(liang)圖也(ye)證實了(le)這一(yi)點，達到(dao)相(xiang)同的(de)(de)(de)氮(dan)固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度所需的(de)(de)(de)Cr含(han)量(liang)明(ming)顯(xian)低于(yu)Mn含(han)量(liang)。
即便如(ru)此，Mn也是(shi)高氮(dan)鋼中一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)合金元(yuan)素(su)(su)，因此，Cr和(he)(he)Mn同(tong)時(shi)添加對平衡(heng)氮(dan)含量(liang)的(de)(de)(de)影響也是(shi)研究(jiu)的(de)(de)(de)重(zhong)點之(zhi)一(yi)。圖2-47(a)進一(yi)步出了(le)Fe-20Mn-Cr三元(yuan)基合金中的(de)(de)(de)平衡(heng)氮(dan)含量(liang)與Cr含量(liang)的(de)(de)(de)關系(xi)。值得注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)是(shi)，在Fe-20Mn-Cr合金中實驗測量(liang)的(de)(de)(de)氮(dan)含量(liang)，遠高于Fe-20Mn與Fe-Cr系(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)度的(de)(de)(de)加和(he)(he)。這意(yi)味(wei)著(zhu)Cr和(he)(he)Mn的(de)(de)(de)協同(tong)作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)顯(xian)著(zhu)提高了(le)鋼中氮(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度。這反(fan)映了(le)Cr、Mn和(he)(he)N這三種(zhong)元(yuan)素(su)(su)之(zhi)間存在相互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)，具體表現(xian)為溶(rong)解(jie)度表達式中Cr、Mn元(yuan)素(su)(su)對N的(de)(de)(de)二(er)階交(jiao)叉活度相互作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)系(xi)數較大。
除了合金(jin)元素(su)含量對(dui)氮溶解度(du)高低的(de)(de)影響(xiang)，不銹鋼中(zhong)不同(tong)合金(jin)元素(su)對(dui)凝固過程中(zhong)不同(tong)相區氮溶解度(du)的(de)(de)變化也具有顯(xian)著的(de)(de)影響(xiang)，一(yi)般可分為(wei)兩大類進行討論，即鐵素(su)體形成元素(su)（Cr、Mo和(he)Si等）和(he)奧氏體形成元素(su)（Ni、Mn、C和(he)N等）。
在(zai)0.1MPa下幾種Fe-Cr合金中氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)隨著溫度(du)(du)變化的(de)(de)規律如圖2-42所示。存在(zai)如下特(te)點：隨著凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)進行，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)在(zai)8-Fe 區(qu)域出現突(tu)降(jiang)，到奧(ao)氏(shi)體區(qu)域氮(dan)含(han)量(liang)又急(ji)劇增(zeng)(zeng)加。隨著合金中Cr含(han)量(liang)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)快速上升(sheng)，但在(zai)各溫度(du)(du)范圍中的(de)(de)上升(sheng)幅度(du)(du)不(bu)同，尤其在(zai)奧(ao)氏(shi)體區(qu)的(de)(de)升(sheng)幅特(te)別大。當Cr含(han)量(liang)高于(yu)8.1%時，奧(ao)氏(shi)體區(qu)的(de)(de)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)已明顯(xian)大于(yu)相應(ying)液相中氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)。同時，隨著Cr含(han)量(liang)的(de)(de)提高，凝(ning)固(gu)(gu)過程中8-Fe區(qu)域也(ye)逐漸增(zeng)(zeng)大。
相(xiang)(xiang)反地(di)，鋼中(zhong)(zhong)(zhong)的奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素，可(ke)使(shi)凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區(qu)域逐(zhu)漸減小。圖2-48(a)為不同Mn含量鋼（合(he)(he)金(jin)成(cheng)(cheng)分見表2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的溶解度隨(sui)(sui)溫度變化(hua)的曲線。結果表明：隨(sui)(sui)著Mn含量的提(ti)高(gao)(gao)，在液相(xiang)(xiang)與固相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的溶解度也會隨(sui)(sui)之(zhi)增大；Mn是強奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素，隨(sui)(sui)著Mn含量的提(ti)高(gao)(gao)，凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)(xiang)區(qu)逐(zhu)漸減小，甚至(zhi)可(ke)能消失。從圖中(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼的氮(dan)(dan)溶解度計算結果可(ke)以(yi)看出(chu)(chu)，在凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)未出(chu)(chu)現8相(xiang)(xiang)區(qu)。同時(shi)，利用建立的固相(xiang)(xiang)氮(dan)(dan)溶解度模型對Fe-4Cr-16Mn合(he)(he)金(jin)進行了計算，結果如圖2-48(b)所示。從圖中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看出(chu)(chu)，在Fe-4Cr-16Mn合(he)(he)金(jin)體(ti)系(xi)從液相(xiang)(xiang)凝(ning)固的過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)也沒有(you)出(chu)(chu)現δ-Fe相(xiang)(xiang)區(qu)，與文獻中(zhong)(zhong)(zhong)報(bao)道一致。因此(ci)，適當提(ti)高(gao)(gao)合(he)(he)金(jin)體(ti)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元素的含量，有(you)助于(yu)減少氮(dan)(dan)在其凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)的析出(chu)(chu)趨(qu)勢，從而有(you)效避免高(gao)(gao)氮(dan)(dan)鋼在凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)氣孔的形(xing)成(cheng)(cheng)。
