一(yi)、氮(dan)的固相溶解度模型
一般而言，不銹(xiu)鋼(gang)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(dan)不(bu)銹鋼的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根(gen)據 Hillert和(he)Staffansson的正規溶體(ti)模(mo)型，每(mei)個狀態（相(xiang)(xiang)、間隙(xi)溶液和(he)空位等）可(ke)由(you)相(xiang)(xiang)應的能量(liang)表(biao)示，可(ke)使用兩個晶(jing)格(ge)，分(fen)別當作溶質原子和(he)間隙(xi)溶質原子。因為大量(liang)的間隙(xi)位置不(bu)被占用，這些(xie)空位則被視(shi)為額(e)外的元素（Va).基于此模(mo)型，可(ke)建立氮在(zai)(zai)固(gu)相(xiang)(xiang)高氮不(bu)銹鋼(gang)體(ti)系(xi)中(zhong)的溶解度模(mo)型，以預測(ce)氮在(zai)(zai)固(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)的平(ping)衡氮含(han)量(liang)或(huo)飽(bao)和(he)滲(shen)氮量(liang)并(bing)分(fen)析(xi)其(qi)影響因素。
考慮(lv)到(dao)固態(tai)與熔(rong)體(ti)的不同(tong)，以(yi)Fe-Cr-Mn-N合金體(ti)系為例，在固態(tai)合金中(zhong)各元素(su)的摩爾分數（xN、xi)可以(yi)轉化(hua)為相(xiang)應的位置分數（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(dan)在γ相(xiang)中固(gu)相(xiang)溶解(jie)度模型的建立(li)
對于Fe-Cr-Mn-N系(xi)合金體系(xi)，在固態(tai)奧(ao)氏(shi)體（面心(xin)立(li)方結構）相(xiang)區(qu)，氣(qi)相(xiang)和奧(ao)氏(shi)體相(xiang)的平(ping)衡(heng)方程可表達為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對(dui)于Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在鐵(tie)素(su)體相(xiang)（體心立(li)方結構(gou)）中(zhong)，鐵(tie)晶格中(zhong)每個填入間(jian)隙位(wei)置(zhi)的(de)氮原(yuan)子(zi)都(dou)會(hui)阻礙該間(jian)隙位(wei)置(zhi)的(de)最近鄰的(de)三個間(jian)隙位(wei)置(zhi)被其(qi)他氮原(yuan)子(zi)占據(ju)。因此(ci)，氣(qi)相(xiang)與鐵(tie)素(su)體相(xiang)的(de)平衡方程可表達(da)為下式：
3. 合金中奧氏體數量和液相線的確定
明確合金(jin)凝(ning)固(gu)過(guo)程的相(xiang)轉變，是通過(guo)模型計算氮固(gu)相(xiang)溶解度(du)的一(yi)個重(zhong)要基(ji)礎。其中，確定鋼種的液相(xiang)線溫(wen)度(du)TL和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)與(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的數量或(huo)比例尤為重(zhong)要。近年來(lai)，研究人員(yuan)利用熱力學(xue)數據(ju)計算了合金(jin)元(yuan)素(su)(su)與(yu)相(xiang)平衡的關系，以(yi)鋼的化學(xue)成分和(he)熱處(chu)理溫(wen)度(du)作為計算奧氏體(ti)(ti)(ti)數量的基(ji)礎，根據(ju)SGTE熱力學(xue)數據(ju)庫進行計算，得出奧氏體(ti)(ti)(ti)線性方程式(shi)如下：
根據鋼的化(hua)學(xue)成分和(he)固溶溫度(du)(du)，按(an)此(ci)方(fang)程(cheng)式(shi)即可(ke)計(ji)算出在不同溫度(du)(du)下(xia)的奧(ao)(ao)氏(shi)體數量(liang)，計(ji)算數據與實(shi)(shi)驗結果吻(wen)合(he)得(de)(de)很(hen)好(hao)。吳忠(zhong)忠(zhong)等利用奧(ao)(ao)氏(shi)體線(xian)性方(fang)程(cheng)和(he)固溶實(shi)(shi)驗研(yan)究了不同固溶溫度(du)(du)下(xia)各相的含量(liang)，奧(ao)(ao)氏(shi)體線(xian)性方(fang)程(cheng)理(li)論計(ji)算的奧(ao)(ao)氏(shi)體數量(liang)與實(shi)(shi)驗值(zhi)吻(wen)合(he)得(de)(de)很(hen)好(hao)，精確度(du)(du)很(hen)高。
利用(yong)固(gu)相(xiang)氮溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)模(mo)型，可以方便地(di)計(ji)算出Fe-Cr-Mn-N系合金在各溫度(du)(du)區間的氮溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)。通過擬合前人的研究成(cheng)果(guo)和(he)奧氏體(ti)(ti)線(xian)(xian)(xian)性方程，可以確定固(gu)相(xiang)中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)為(wei)80%是鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)奧氏體(ti)(ti)的理(li)論分界(jie)點，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)含(han)量(liang)大于80%為(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)區域(yu)，該分界(jie)點即為(wei)氮溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)上鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)全部轉變為(wei)奧氏體(ti)(ti)的拐點。根據鋼種的液(ye)相(xiang)線(xian)(xian)(xian)溫度(du)(du)，可以方便地(di)確定氮溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)上由液(ye)相(xiang)轉變為(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)的拐點溫度(du)(du)。鋼種不同(tong)，液(ye)相(xiang)線(xian)(xian)(xian)溫度(du)(du)的表達(da)式也不盡相(xiang)同(tong)［54].在本研究中(zhong)采用(yong)下式來計(ji)算鋼種的液(ye)相(xiang)線(xian)(xian)(xian)溫度(du)(du)TL.
4. 氮的固相(xiang)溶解(jie)度模型的驗證
利(li)用前(qian)人實(shi)(shi)驗(yan)(yan)數據，驗(yan)(yan)證氮的(de)(de)固相溶解度模(mo)型(xing)的(de)(de)準(zhun)確(que)性。李光強等對氮在合金體系中的(de)(de)溶解度進(jin)行(xing)了實(shi)(shi)驗(yan)(yan)研(yan)究，直(zhi)接用高純氮氣(qi)在1473K、0.1MPa下高溫電阻爐內進(jin)行(xing)滲氮實(shi)(shi)驗(yan)(yan)，爐管兩端(duan)封(feng)閉以形成穩定的(de)(de)氣(qi)氛(fen)。該研(yan)究的(de)(de)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)鋼種(zhong)成分和(he)固相滲氮后的(de)(de)氮含量見表2-10。利(li)用上述(shu)氮溶解度模(mo)型(xing)進(jin)行(xing)計算(suan)，其理論計算(suan)值與(yu)實(shi)(shi)驗(yan)(yan)值比較如圖2-43所(suo)示，氮溶解度的(de)(de)模(mo)型(xing)計算(suan)值與(yu)測量值吻合良好。
Kunze等對(dui)Fe17.26Cr6.42Mn和(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金體(ti)系在不同(tong)氮氣壓(ya)力條件(jian)下，進行了低溫(wen)奧氏體(ti)、高溫(wen)奧氏體(ti)和(he)δ-Fe的(de)(de)固(gu)相滲氮(dan)實驗(yan)研究。本模(mo)型(xing)的(de)(de)計算(suan)結果與(yu)其實驗(yan)結果的(de)(de)對比見圖2-44和圖2-45。從圖中(zhong)可以看到，實驗(yan)值與(yu)模(mo)型(xing)的(de)(de)計算(suan)值吻(wen)合得(de)很好，尤其在(zai)δ-Fe相吻(wen)合得更好(hao)。但(dan)對于Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系在(zai)奧氏體相中的實驗點偏離(li)計算曲線較大，如圖2-44(a)所示。這可能(neng)是由(you)于在(zai)建立(li)模型的過程中忽略(lve)了δ-Fe相和γ奧(ao)氏體兩相共存階(jie)段溶解度的(de)(de)(de)計算(suan)，導致模型的(de)(de)(de)計算(suan)值與實驗值存在(zai)一定的(de)(de)(de)偏(pian)差。
二、固相合金體系(xi)中氮溶解度模型的(de)相關(guan)研究
面心立(li)方結構(gou)鐵中氮的(de)濃(nong)度可由奧(ao)氏(shi)體相與氮氣(qi)之(zhi)間的(de)平衡實驗得到，目前多數實驗都在(zai)912~1394℃范圍內(nei)，當溫度更高時，固(gu)體表面的(de)氣(qi)體成(cheng)分具(ju)有明顯(xian)的(de)不確(que)定(ding)性。Hillert和(he)(he)Jarl、曲英(ying)和(he)(he)Wada-Pehlk等分別(bie)給出了鐵中氮濃(nong)度與溫度和(he)(he)氮氣(qi)壓力的(de)關系式：
Tsuchiyama等將厚度(du)為(wei)0.25~3.0mm的(de)Fe-Cr-Mn 系合金(jin)(jin)(jin)試樣(yang)(yang)(yang)置于0.1MPa的(de)氮(dan)(dan)氣(qi)氛中(zhong)，在(zai)1473K溫度(du)下(xia)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)。滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)60min后，厚度(du)為(wei)0.25mm的(de)Fe12.5Cr 合金(jin)(jin)(jin)試樣(yang)(yang)(yang)中(zhong)滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)反(fan)應達(da)到(dao)平(ping)(ping)衡(heng)，試樣(yang)(yang)(yang)的(de)平(ping)(ping)均(jun)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)達(da)到(dao)了(le)(le)0.30%,并且試樣(yang)(yang)(yang)的(de)平(ping)(ping)均(jun)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)隨(sui)著合金(jin)(jin)(jin)中(zhong)鉻(ge)、錳元素含(han)量(liang)(liang)的(de)增(zeng)加(jia)而逐漸增(zeng)加(jia)，對(dui)于實驗Fe24.0Cr20.5Mn合金(jin)(jin)(jin)，滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)反(fan)應平(ping)(ping)衡(heng)后試樣(yang)(yang)(yang)的(de)平(ping)(ping)均(jun)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)達(da)到(dao)1.95%.此外，對(dui)固態滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)時鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解度(du)計算模型進行了(le)(le)簡化，并通(tong)過(guo)固相滲(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)實驗數據進行修(xiu)正，給出了(le)(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣(qi)壓(ya)力下(xia)Fe-Cr-Mn系不銹(xiu)鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)的(de)近似表達(da)式：
在前人研究(jiu)的(de)基礎上(shang)，Kunze和Rothe[50]計算和推導了氮在奧(ao)氏體Fe-Cr-Mn合(he)金中(zhong)的(de)溶解(jie)度(du)，氮的(de)活度(du)系(xi)數(shu)YN(以摩爾分數(shu)表示）與溫(wen)度(du)及氮在合(he)金中(zhong)的(de)摩爾分數(shu)xN存在如(ru)下關系(xi)：
表(biao)2-11給出(chu)了(le)1000~1200℃范圍內，N與(yu)合金元素(su)Cr、Mn的(de)活(huo)度(du)(du)相互作用系(xi)(xi)數(shu)和溫(wen)度(du)(du)之(zhi)間的(de)關系(xi)(xi)。根據Wagner模型，超額吉(ji)布斯自由(you)能可以(yi)用活(huo)度(du)(du)相互作用系(xi)(xi)數(shu)表(biao)示為
三、固相合(he)金(jin)體系(xi)中氮溶解度的影響因素
利用已建立(li)的氮(dan)在固相不(bu)銹鋼中的溶(rong)(rong)解度(du)模型，可得出高(gao)氮(dan)不(bu)銹鋼在凝固過程中隨(sui)溫度(du)變(bian)化時氮(dan)在不(bu)同相區的溶(rong)(rong)解度(du)變(bian)化曲線(xian)，以(yi)明晰氮(dan)氣(qi)分壓和鉻、錳等典型合金元素對氮(dan)溶(rong)(rong)解的影響(xiang)。
研究結果表(biao)明(ming)，在(zai)凝固(gu)過程中氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)受相(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)影響明(ming)顯，在(zai)相(xiang)變點處(chu)氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)會(hui)有突變。隨(sui)著鋼液(ye)(ye)溫度(du)(du)的(de)(de)降低，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)會(hui)逐漸增(zeng)(zeng)加(jia)；在(zai)凝固(gu)初期，δ相(xiang)的(de)(de)產生導致(zhi)氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)急(ji)劇(ju)降低；當鋼中開始析(xi)出(chu)γ相(xiang)時(shi)，氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)又會(hui)增(zeng)(zeng)大(da)，并且(qie)隨(sui)著γ相(xiang)的(de)(de)增(zeng)(zeng)多，氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)逐漸增(zeng)(zeng)大(da)。固(gu)液(ye)(ye)兩相(xiang)區(qu)氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)最小(xiao)，在(zai)析(xi)出(chu)的(de)(de)高溫鐵素體與液(ye)(ye)相(xiang)界面處(chu)最容易產生氮(dan)氣泡。在(zai)實際冶煉過程中，8相(xiang)區(qu)的(de)(de)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)決(jue)定了在(zai)凝固(gu)過程中是否(fou)產生氮(dan)氣孔。
1. 氮(dan)氣壓力(li)對合(he)金體系(xi)氮(dan)溶解度的影響
我們利用(yong)(yong)建立的(de)氮(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)不銹鋼熔體(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)及氮(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)γ相、δ相和α相中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)溶解度模型，對Fe-18Cr-18Mn合(he)金體(ti)系(xi)在(zai)(zai)不同(tong)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)(li)(li)（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件下，氮(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)該合(he)金體(ti)系(xi)不同(tong)相中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)溶解度進行了計算，結果如圖2-46所(suo)示(shi)。隨(sui)著體(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)(li)(li)的(de)增(zeng)加(jia)，δ-Fe相區(qu)逐漸減小(xiao)，當氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)(li)(li)增(zeng)至0.6MPa時，8-Fe相完(wan)全(quan)消失，凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)直接(jie)由(you)液相進入γ奧氏體(ti)相區(qu)。提(ti)高(gao)體(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)(li)(li)不僅可(ke)(ke)以提(ti)高(gao)各相中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶解度，還可(ke)(ke)以減小(xiao)δ-Fe區(qu)域，有效地抑制(zhi)凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)析出(chu)。目前(qian)，常見的(de)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)鋼制(zhi)備工藝基本上都是采(cai)用(yong)(yong)增(zeng)加(jia)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)(li)(li)，如高(gao)壓氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下的(de)感應(ying)熔煉(lian)、高(gao)壓氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下的(de)電渣重熔、高(gao)壓電弧爐熔煉(lian)等。
2. 合金成分對(dui)合金體(ti)系(xi)氮溶解度的(de)影響
研究表(biao)明，Cr、Mn等常用合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)均能(neng)增(zeng)(zeng)大氮(dan)(dan)的(de)(de)固(gu)相(xiang)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)。為了(le)探究合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)對氮(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)的(de)(de)影響規律，Tsuchiyama等基于實驗繪(hui)制了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓力下Fe-Cr和Fe-Mn二元(yuan)(yuan)合(he)金(jin)的(de)(de)平(ping)(ping)衡氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)與Cr或Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)關系［圖2-47(a)].結果表(biao)明，提高兩種元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)都增(zeng)(zeng)加了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)，其(qi)中Cr元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)較Mn元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)更能(neng)有效地(di)增(zeng)(zeng)加鋼中氮(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)。例(li)如，添加23%Cr可(ke)增(zeng)(zeng)加平(ping)(ping)衡氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)至超高氮(dan)(dan)（1%N)的(de)(de)水平(ping)(ping)，而添加25%Mn時平(ping)(ping)衡氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)也僅能(neng)達(da)到(dao)0.15%。圖2-47(b)所示的(de)(de)等氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)圖也證實了(le)這一點，達(da)到(dao)相(xiang)同的(de)(de)氮(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)所需的(de)(de)Cr含(han)量(liang)(liang)(liang)明顯(xian)低(di)于Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)。
即便(bian)如(ru)此，Mn也是(shi)高(gao)氮鋼(gang)中一種重要的(de)合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)，因此，Cr和(he)Mn同(tong)(tong)時添(tian)加(jia)對(dui)平(ping)衡氮含量(liang)(liang)(liang)的(de)影響也是(shi)研究的(de)重點(dian)之(zhi)一。圖2-47(a)進一步出了Fe-20Mn-Cr三(san)元(yuan)(yuan)基合(he)金中的(de)平(ping)衡氮含量(liang)(liang)(liang)與(yu)Cr含量(liang)(liang)(liang)的(de)關(guan)系(xi)。值得注意的(de)是(shi)，在Fe-20Mn-Cr合(he)金中實驗測(ce)量(liang)(liang)(liang)的(de)氮含量(liang)(liang)(liang)，遠(yuan)高(gao)于(yu)Fe-20Mn與(yu)Fe-Cr系(xi)氮溶(rong)解度的(de)加(jia)和(he)。這意味著Cr和(he)Mn的(de)協同(tong)(tong)作用顯著提高(gao)了鋼(gang)中氮的(de)溶(rong)解度。這反映(ying)了Cr、Mn和(he)N這三(san)種元(yuan)(yuan)素(su)之(zhi)間存在相(xiang)互作用，具體表現為溶(rong)解度表達(da)式中Cr、Mn元(yuan)(yuan)素(su)對(dui)N的(de)二(er)階交叉活度相(xiang)互作用系(xi)數(shu)較大(da)。
除了(le)合金元素(su)含(han)量(liang)對(dui)氮溶解度(du)高(gao)低的(de)(de)影響，不(bu)銹鋼中不(bu)同合金元素(su)對(dui)凝固過程(cheng)中不(bu)同相(xiang)區氮溶解度(du)的(de)(de)變(bian)化也(ye)具(ju)有顯著(zhu)的(de)(de)影響，一(yi)般可分為兩(liang)大類(lei)進(jin)行(xing)討論，即鐵素(su)體(ti)形成(cheng)元素(su)（Cr、Mo和Si等）和奧(ao)氏體(ti)形成(cheng)元素(su)（Ni、Mn、C和N等）。
在(zai)0.1MPa下幾(ji)種Fe-Cr合(he)金(jin)中(zhong)氮(dan)溶(rong)(rong)解度(du)隨(sui)著溫度(du)變化的(de)(de)(de)規律(lv)如圖2-42所示(shi)。存在(zai)如下特點：隨(sui)著凝固的(de)(de)(de)進(jin)行，氮(dan)溶(rong)(rong)解度(du)在(zai)8-Fe 區(qu)(qu)域出現突降，到奧(ao)氏(shi)體區(qu)(qu)域氮(dan)含(han)量(liang)又急(ji)劇增(zeng)加。隨(sui)著合(he)金(jin)中(zhong)Cr含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加，氮(dan)溶(rong)(rong)解度(du)快速上升，但在(zai)各溫度(du)范圍中(zhong)的(de)(de)(de)上升幅(fu)度(du)不同，尤其(qi)在(zai)奧(ao)氏(shi)體區(qu)(qu)的(de)(de)(de)升幅(fu)特別大(da)。當Cr含(han)量(liang)高于8.1%時(shi)，奧(ao)氏(shi)體區(qu)(qu)的(de)(de)(de)氮(dan)溶(rong)(rong)解度(du)已明(ming)顯大(da)于相應液相中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)。同時(shi)，隨(sui)著Cr含(han)量(liang)的(de)(de)(de)提(ti)高，凝固過程中(zhong)8-Fe區(qu)(qu)域也(ye)逐漸(jian)增(zeng)大(da)。
相(xiang)反地，鋼(gang)中(zhong)的(de)(de)奧氏(shi)體形(xing)成元(yuan)素，可使凝固過(guo)程中(zhong) δ-Fe 區域逐漸減小。圖2-48(a)為不同Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)鋼(gang)（合金成分見表(biao)2-12)中(zhong)氮的(de)(de)溶解度(du)隨(sui)溫度(du)變化的(de)(de)曲線。結(jie)果(guo)表(biao)明：隨(sui)著Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)提(ti)高(gao)，在(zai)液相(xiang)與(yu)固相(xiang)中(zhong)氮的(de)(de)溶解度(du)也會隨(sui)之增(zeng)大；Mn是強奧氏(shi)體形(xing)成元(yuan)素，隨(sui)著Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)提(ti)高(gao)，凝固過(guo)程中(zhong)8相(xiang)區逐漸減小，甚至可能消失。從圖中(zhong)8.0%Mn鋼(gang)的(de)(de)氮溶解度(du)計算(suan)結(jie)果(guo)可以(yi)看(kan)出，在(zai)凝固過(guo)程中(zhong)未出現(xian)8相(xiang)區。同時，利用(yong)建(jian)立的(de)(de)固相(xiang)氮溶解度(du)模型(xing)對(dui)Fe-4Cr-16Mn合金進行了計算(suan)，結(jie)果(guo)如圖2-48(b)所示(shi)。從圖中(zhong)可以(yi)看(kan)出，在(zai)Fe-4Cr-16Mn合金體系從液相(xiang)凝固的(de)(de)過(guo)程中(zhong)也沒有(you)(you)出現(xian)δ-Fe相(xiang)區，與(yu)文獻(xian)中(zhong)報道一致。因此，適當提(ti)高(gao)合金體系中(zhong)奧氏(shi)體形(xing)成元(yuan)素的(de)(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)，有(you)(you)助于減少氮在(zai)其(qi)凝固過(guo)程中(zhong)的(de)(de)析(xi)出趨勢，從而有(you)(you)效避(bi)免高(gao)氮鋼(gang)在(zai)凝固過(guo)程中(zhong)氮氣孔(kong)的(de)(de)形(xing)成。
