一(yi)、氮的固相溶(rong)解(jie)度模型
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(ju) Hillert和Staffansson的(de)正規(gui)溶體模型(xing)，每個狀態（相(xiang)、間隙溶液和空(kong)位等）可由相(xiang)應的(de)能量表示，可使用(yong)兩個晶(jing)格，分別當作溶質原(yuan)子(zi)和間隙溶質原(yuan)子(zi)。因為大量的(de)間隙位置不(bu)被(bei)占用(yong)，這些空(kong)位則被(bei)視為額外的(de)元素（Va).基(ji)于(yu)此模型(xing)，可建立氮(dan)在固相(xiang)高氮(dan)不(bu)銹鋼體系中的(de)溶解度模型(xing)，以預測(ce)氮(dan)在固相(xiang)中的(de)平衡(heng)氮(dan)含量或飽(bao)和滲氮(dan)量并分析其影響(xiang)因素。
考慮到(dao)固態(tai)與熔體(ti)的(de)不同，以Fe-Cr-Mn-N合金體(ti)系為例，在固態(tai)合金中各元(yuan)素的(de)摩爾分數（xN、xi)可(ke)以轉化為相應的(de)位(wei)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. 氮在γ相(xiang)中固相(xiang)溶(rong)解度模(mo)型的建立
對于(yu)Fe-Cr-Mn-N系(xi)合金體系(xi)，在固(gu)態奧(ao)(ao)氏體（面心(xin)立方結構）相區，氣相和奧(ao)(ao)氏體相的平(ping)衡方程可表(biao)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(ti)系，在鐵素體(ti)相(xiang)（體(ti)心立方(fang)結構）中，鐵晶格中每個(ge)(ge)填入間隙位(wei)置(zhi)的(de)氮原子(zi)都(dou)會阻礙該間隙位(wei)置(zhi)的(de)最近(jin)鄰的(de)三(san)個(ge)(ge)間隙位(wei)置(zhi)被其他氮原子(zi)占(zhan)據。因此，氣相(xiang)與(yu)鐵素體(ti)相(xiang)的(de)平(ping)衡(heng)方(fang)程(cheng)可表達為下式：
3. 合金中奧(ao)氏體(ti)數量和液相線(xian)的(de)確定
明確合金凝(ning)固過程(cheng)(cheng)的相(xiang)轉(zhuan)變，是通過模型計算氮固相(xiang)溶解度(du)的一個重要基礎。其中，確定鋼種的液(ye)相(xiang)線溫度(du)TL和奧氏(shi)體與鐵素(su)體的數(shu)量(liang)或比例(li)尤為(wei)重要。近年來，研究人(ren)員(yuan)利用熱力學(xue)數(shu)據(ju)計算了合金元(yuan)素(su)與相(xiang)平衡的關(guan)系，以鋼的化學(xue)成(cheng)分和熱處理溫度(du)作為(wei)計算奧氏(shi)體數(shu)量(liang)的基礎，根據(ju)SGTE熱力學(xue)數(shu)據(ju)庫(ku)進(jin)行(xing)計算，得(de)出奧氏(shi)體線性方程(cheng)(cheng)式如下：
根據鋼(gang)的化學成分和固(gu)(gu)溶溫度，按此(ci)方程式即(ji)可計(ji)算(suan)出在不同(tong)溫度下(xia)(xia)的奧(ao)氏(shi)體(ti)數(shu)量(liang)，計(ji)算(suan)數(shu)據與實(shi)(shi)驗(yan)結果(guo)吻合(he)得很好。吳(wu)忠忠等利用奧(ao)氏(shi)體(ti)線性方程和固(gu)(gu)溶實(shi)(shi)驗(yan)研究了不同(tong)固(gu)(gu)溶溫度下(xia)(xia)各相的含(han)量(liang)，奧(ao)氏(shi)體(ti)線性方程理(li)論(lun)計(ji)算(suan)的奧(ao)氏(shi)體(ti)數(shu)量(liang)與實(shi)(shi)驗(yan)值吻合(he)得很好，精確度很高。
利用(yong)固(gu)相(xiang)氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)模型，可(ke)以方(fang)便地計算(suan)出Fe-Cr-Mn-N系(xi)合(he)金(jin)在各溫(wen)度(du)(du)區(qu)間的氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)(xian)。通過擬合(he)前人的研(yan)究成果(guo)和奧(ao)氏(shi)(shi)體線(xian)(xian)(xian)(xian)性方(fang)程，可(ke)以確定固(gu)相(xiang)中(zhong)鐵(tie)素(su)體含(han)量為(wei)80%是鐵(tie)素(su)體和奧(ao)氏(shi)(shi)體的理論(lun)分界(jie)點(dian)(dian)，鐵(tie)素(su)體含(han)量大于(yu)80%為(wei)鐵(tie)素(su)體區(qu)域(yu)，該分界(jie)點(dian)(dian)即(ji)為(wei)氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)(xian)上(shang)鐵(tie)素(su)體全部轉變為(wei)奧(ao)氏(shi)(shi)體的拐(guai)點(dian)(dian)。根據鋼(gang)種的液相(xiang)線(xian)(xian)(xian)(xian)溫(wen)度(du)(du)，可(ke)以方(fang)便地確定氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)(xian)上(shang)由(you)液相(xiang)轉變為(wei)鐵(tie)素(su)體的拐(guai)點(dian)(dian)溫(wen)度(du)(du)。鋼(gang)種不同，液相(xiang)線(xian)(xian)(xian)(xian)溫(wen)度(du)(du)的表達(da)式也(ye)不盡相(xiang)同［54].在本研(yan)究中(zhong)采用(yong)下式來(lai)計算(suan)鋼(gang)種的液相(xiang)線(xian)(xian)(xian)(xian)溫(wen)度(du)(du)TL.
4. 氮(dan)的固(gu)相(xiang)溶(rong)解度(du)模型的驗證
利(li)用(yong)前人實驗(yan)數據，驗(yan)證氮(dan)(dan)(dan)的(de)固(gu)相溶(rong)解度模(mo)型的(de)準確(que)性。李光(guang)強等對氮(dan)(dan)(dan)在合金(jin)體系中的(de)溶(rong)解度進行(xing)了實驗(yan)研究(jiu)，直(zhi)接用(yong)高(gao)純氮(dan)(dan)(dan)氣在1473K、0.1MPa下(xia)高(gao)溫(wen)電(dian)阻爐內(nei)進行(xing)滲氮(dan)(dan)(dan)實驗(yan)，爐管(guan)兩端(duan)封(feng)閉以(yi)形成穩定的(de)氣氛(fen)。該研究(jiu)的(de)實驗(yan)鋼種成分和固(gu)相滲氮(dan)(dan)(dan)后的(de)氮(dan)(dan)(dan)含(han)量見表2-10。利(li)用(yong)上述氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度模(mo)型進行(xing)計算，其(qi)理(li)論計算值與(yu)實驗(yan)值比較如圖2-43所示，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度的(de)模(mo)型計算值與(yu)測(ce)量值吻合良好。
Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和Fe20.53Cr11.63Mn合金體系在不同(tong)氮氣壓力條件下，進行了(le)低溫(wen)奧(ao)(ao)氏體、高(gao)溫(wen)奧(ao)(ao)氏體和δ-Fe的(de)固相滲氮實驗(yan)研究。本(ben)模(mo)型(xing)的(de)計(ji)算結(jie)果(guo)與其(qi)實驗(yan)結(jie)果(guo)的(de)對比見圖2-44和圖2-45。從圖中(zhong)可以看到(dao)，實驗(yan)值(zhi)與模(mo)型(xing)的(de)計(ji)算值(zhi)吻合得(de)很(hen)好，尤其(qi)在δ-Fe相吻(wen)合得更好。但對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系(xi)在(zai)奧氏體相中的(de)實驗點偏離計(ji)算曲(qu)線較大，如圖2-44(a)所示。這可能是由于(yu)在(zai)建立模型的(de)過程中忽略了(le)δ-Fe相和γ奧氏體兩(liang)相共存階段(duan)溶解度的(de)計算，導(dao)致模型的(de)計算值(zhi)與實驗(yan)值(zhi)存在一定的(de)偏差(cha)。
二、固相(xiang)合金(jin)體系中氮溶解度模型的相(xiang)關研(yan)究
面(mian)心立方結構鐵(tie)中氮(dan)(dan)的濃度可(ke)由(you)奧氏(shi)體相與氮(dan)(dan)氣(qi)之間的平(ping)衡實(shi)(shi)驗(yan)得到(dao)，目前(qian)多數實(shi)(shi)驗(yan)都在912~1394℃范圍(wei)內(nei)，當(dang)溫(wen)度更高時，固體表面(mian)的氣(qi)體成分具有(you)明顯的不(bu)確定性。Hillert和(he)Jarl、曲英和(he)Wada-Pehlk等分別給出了鐵(tie)中氮(dan)(dan)濃度與溫(wen)度和(he)氮(dan)(dan)氣(qi)壓力的關系式：
Tsuchiyama等將厚度(du)為0.25~3.0mm的(de)(de)Fe-Cr-Mn 系合(he)金試(shi)(shi)樣(yang)置于0.1MPa的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣氛中，在1473K溫度(du)下(xia)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)。滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)60min后，厚度(du)為0.25mm的(de)(de)Fe12.5Cr 合(he)金試(shi)(shi)樣(yang)中滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)反應(ying)達(da)到平(ping)衡，試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)平(ping)均氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量達(da)到了(le)0.30%,并且試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)平(ping)均氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量隨著(zhu)合(he)金中鉻、錳元素含(han)(han)量的(de)(de)增加而(er)逐漸增加，對于實驗(yan)Fe24.0Cr20.5Mn合(he)金，滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)反應(ying)平(ping)衡后試(shi)(shi)樣(yang)的(de)(de)平(ping)均氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量達(da)到1.95%.此外，對固態滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)時鋼(gang)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶解度(du)計算模型進行了(le)簡化，并通過(guo)固相(xiang)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)實驗(yan)數(shu)據進行修正，給出(chu)了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣壓力(li)下(xia)Fe-Cr-Mn系不(bu)銹鋼(gang)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解度(du)的(de)(de)近似表達(da)式：
在前人(ren)研究的基礎(chu)上，Kunze和(he)Rothe[50]計算和(he)推導了氮(dan)(dan)(dan)在奧氏體Fe-Cr-Mn合金中的溶解(jie)度(du)，氮(dan)(dan)(dan)的活度(du)系數YN(以摩(mo)爾分數表示）與溫度(du)及(ji)氮(dan)(dan)(dan)在合金中的摩(mo)爾分數xN存在如下(xia)關系：
表2-11給(gei)出了1000~1200℃范圍內，N與(yu)合金(jin)元素Cr、Mn的活度相互作用系(xi)(xi)數和(he)溫度之間(jian)的關系(xi)(xi)。根據(ju)Wagner模型，超額吉布斯自由能(neng)可(ke)以(yi)用活度相互作用系(xi)(xi)數表示為
三、固相合金體(ti)系中(zhong)氮溶(rong)解度的影響因素
利用(yong)已(yi)建立的氮(dan)(dan)在固相(xiang)(xiang)不(bu)(bu)銹鋼中的溶解(jie)度模型(xing)，可得(de)出高氮(dan)(dan)不(bu)(bu)銹鋼在凝固過(guo)程中隨溫度變化時(shi)氮(dan)(dan)在不(bu)(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)區的溶解(jie)度變化曲線，以明晰氮(dan)(dan)氣分壓(ya)和(he)鉻、錳等(deng)典型(xing)合金(jin)元素對氮(dan)(dan)溶解(jie)的影(ying)響。
研究結果表明(ming)，在凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)受(shou)相轉變的(de)(de)影響(xiang)明(ming)顯，在相變點處氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)會有(you)突變。隨(sui)著(zhu)鋼(gang)液(ye)(ye)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)降(jiang)(jiang)低，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)會逐漸增(zeng)加；在凝(ning)固初期(qi)，δ相的(de)(de)產(chan)生導致氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)急劇降(jiang)(jiang)低；當鋼(gang)中(zhong)開始析出γ相時，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)又會增(zeng)大(da)(da)，并且(qie)隨(sui)著(zhu)γ相的(de)(de)增(zeng)多，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)逐漸增(zeng)大(da)(da)。固液(ye)(ye)兩(liang)相區(qu)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)最小，在析出的(de)(de)高溫鐵(tie)素體與液(ye)(ye)相界面處最容(rong)易產(chan)生氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)泡。在實(shi)際冶煉過(guo)程(cheng)中(zhong)，8相區(qu)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)決定了(le)在凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)是否產(chan)生氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔。
1. 氮氣壓力對合金體系(xi)氮溶解度的影響
我(wo)們利(li)用建立的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)不銹鋼(gang)熔(rong)(rong)體中(zhong)(zhong)(zhong)及氮(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)γ相(xiang)(xiang)、δ相(xiang)(xiang)和(he)α相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度模(mo)型，對Fe-18Cr-18Mn合金(jin)體系(xi)在(zai)(zai)不同(tong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓(ya)力(li)（0.02MPa、0.1MPa和(he)0.6MPa)條件下(xia)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)該合金(jin)體系(xi)不同(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度進行了(le)計(ji)算，結果如圖2-46所示。隨著(zhu)體系(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓(ya)力(li)的(de)(de)增加，δ-Fe相(xiang)(xiang)區逐(zhu)漸減小(xiao)，當氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓(ya)力(li)增至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)(xiang)完全消失，凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)直接由液相(xiang)(xiang)進入γ奧氏體相(xiang)(xiang)區。提(ti)高(gao)(gao)體系(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓(ya)力(li)不僅可(ke)(ke)以提(ti)高(gao)(gao)各(ge)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度，還可(ke)(ke)以減小(xiao)δ-Fe區域(yu)，有效(xiao)地抑制凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)析(xi)出。目前，常見的(de)(de)高(gao)(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)鋼(gang)制備工藝基本上都是(shi)采用增加氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓(ya)力(li)，如高(gao)(gao)壓(ya)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)氣(qi)氛下(xia)的(de)(de)感(gan)應熔(rong)(rong)煉(lian)、高(gao)(gao)壓(ya)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)氣(qi)氛下(xia)的(de)(de)電(dian)渣重熔(rong)(rong)、高(gao)(gao)壓(ya)電(dian)弧(hu)爐熔(rong)(rong)煉(lian)等。
2. 合金成(cheng)分對(dui)合金體(ti)系氮溶解(jie)度的影響
研究(jiu)表明(ming)，Cr、Mn等(deng)常用合(he)金元(yuan)(yuan)素均能(neng)(neng)增大(da)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)固相溶(rong)解度(du)。為了(le)探(tan)究(jiu)合(he)金元(yuan)(yuan)素含(han)(han)(han)(han)量(liang)對(dui)氮(dan)(dan)固相溶(rong)解度(du)的(de)(de)(de)影響規律，Tsuchiyama等(deng)基于實驗繪制了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓力下Fe-Cr和Fe-Mn二(er)元(yuan)(yuan)合(he)金的(de)(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)(han)量(liang)與Cr或Mn含(han)(han)(han)(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(yuan)(yuan)素的(de)(de)(de)含(han)(han)(han)(han)量(liang)都增加(jia)(jia)了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)解度(du)，其中Cr元(yuan)(yuan)素較Mn元(yuan)(yuan)素更(geng)能(neng)(neng)有(you)效地(di)增加(jia)(jia)鋼(gang)中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)解度(du)。例如，添(tian)加(jia)(jia)23%Cr可增加(jia)(jia)平(ping)(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)(han)量(liang)至超(chao)高氮(dan)(dan)（1%N)的(de)(de)(de)水平(ping)(ping)，而添(tian)加(jia)(jia)25%Mn時平(ping)(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)(han)量(liang)也(ye)僅(jin)能(neng)(neng)達到0.15%。圖2-47(b)所示的(de)(de)(de)等(deng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)(han)量(liang)圖也(ye)證實了(le)這一(yi)點，達到相同的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)固相溶(rong)解度(du)所需的(de)(de)(de)Cr含(han)(han)(han)(han)量(liang)明(ming)顯低于Mn含(han)(han)(han)(han)量(liang)。
即便如此(ci)(ci)，Mn也是(shi)高(gao)氮鋼中(zhong)一種(zhong)重(zhong)要的(de)(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素(su)，因此(ci)(ci)，Cr和(he)Mn同(tong)時添(tian)加對平衡氮含量的(de)(de)(de)影響也是(shi)研究的(de)(de)(de)重(zhong)點之一。圖(tu)2-47(a)進一步出了Fe-20Mn-Cr三(san)元(yuan)基合(he)金(jin)中(zhong)的(de)(de)(de)平衡氮含量與(yu)Cr含量的(de)(de)(de)關系。值得注意的(de)(de)(de)是(shi)，在Fe-20Mn-Cr合(he)金(jin)中(zhong)實驗測量的(de)(de)(de)氮含量，遠高(gao)于(yu)Fe-20Mn與(yu)Fe-Cr系氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)加和(he)。這(zhe)意味(wei)著(zhu)Cr和(he)Mn的(de)(de)(de)協同(tong)作(zuo)用(yong)顯著(zhu)提高(gao)了鋼中(zhong)氮的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)。這(zhe)反映了Cr、Mn和(he)N這(zhe)三(san)種(zhong)元(yuan)素(su)之間存(cun)在相互(hu)作(zuo)用(yong)，具體表現(xian)為溶(rong)解(jie)度(du)(du)表達(da)式中(zhong)Cr、Mn元(yuan)素(su)對N的(de)(de)(de)二階交(jiao)叉活度(du)(du)相互(hu)作(zuo)用(yong)系數較大。
除了合金(jin)元素(su)含量對氮溶解度高(gao)低的(de)影響，不銹(xiu)鋼中不同合金(jin)元素(su)對凝固過(guo)程中不同相區氮溶解度的(de)變化也(ye)具有顯著(zhu)的(de)影響，一般(ban)可分為兩(liang)大類進行討論，即(ji)鐵素(su)體形成元素(su)（Cr、Mo和Si等）和奧氏體形成元素(su)（Ni、Mn、C和N等）。
在(zai)(zai)0.1MPa下(xia)(xia)幾種Fe-Cr合金中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度隨著溫度變(bian)化(hua)的規律如圖(tu)2-42所示。存在(zai)(zai)如下(xia)(xia)特點：隨著凝固(gu)的進行，氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度在(zai)(zai)8-Fe 區(qu)(qu)域出現突降，到(dao)奧氏體區(qu)(qu)域氮(dan)(dan)(dan)含量又(you)急劇增加。隨著合金中(zhong)Cr含量的增加，氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度快(kuai)速上升，但(dan)在(zai)(zai)各(ge)溫度范圍(wei)中(zhong)的上升幅度不同(tong)，尤其在(zai)(zai)奧氏體區(qu)(qu)的升幅特別大。當(dang)Cr含量高于8.1%時，奧氏體區(qu)(qu)的氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度已(yi)明(ming)顯大于相應(ying)液相中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的溶解(jie)度。同(tong)時，隨著Cr含量的提高，凝固(gu)過程中(zhong)8-Fe區(qu)(qu)域也(ye)逐漸增大。
相(xiang)(xiang)反地，鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)，可使凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區(qu)(qu)域逐漸(jian)減(jian)小。圖(tu)2-48(a)為不同Mn含(han)量鋼(gang)（合(he)金成(cheng)分(fen)見表(biao)2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)溶解度(du)(du)隨(sui)(sui)(sui)溫度(du)(du)變化的(de)(de)(de)曲線。結(jie)(jie)果(guo)表(biao)明：隨(sui)(sui)(sui)著Mn含(han)量的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)，在(zai)液相(xiang)(xiang)與(yu)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)溶解度(du)(du)也(ye)會隨(sui)(sui)(sui)之增大(da)；Mn是(shi)強(qiang)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)，隨(sui)(sui)(sui)著Mn含(han)量的(de)(de)(de)提高(gao)(gao)，凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)逐漸(jian)減(jian)小，甚至可能消失。從圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼(gang)的(de)(de)(de)氮(dan)溶解度(du)(du)計(ji)算結(jie)(jie)果(guo)可以看出，在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)未出現(xian)8相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)。同時，利用建立(li)的(de)(de)(de)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)氮(dan)溶解度(du)(du)模型對Fe-4Cr-16Mn合(he)金進行了計(ji)算，結(jie)(jie)果(guo)如圖(tu)2-48(b)所示(shi)。從圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)可以看出，在(zai)Fe-4Cr-16Mn合(he)金體(ti)(ti)系從液相(xiang)(xiang)凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)也(ye)沒有(you)出現(xian)δ-Fe相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，與(yu)文獻中(zhong)(zhong)(zhong)報道一致(zhi)。因此(ci)，適當提高(gao)(gao)合(he)金體(ti)(ti)系中(zhong)(zhong)(zhong)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)含(han)量，有(you)助于減(jian)少氮(dan)在(zai)其凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)析出趨勢，從而有(you)效避免高(gao)(gao)氮(dan)鋼(gang)在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)氣孔的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)。
