在(zai)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)冶煉(lian)過(guo)(guo)程(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制對保(bao)障(zhang)高(gao)氮鋼具(ju)備致密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宏觀(guan)組(zu)織和(he)優(you)異(yi)性(xing)能(neng)尤為(wei)(wei)重(zhong)要(yao)。目前，經證實，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要(yao)通過(guo)(guo)兩種(zhong)(zhong)方(fang)式(shi)對凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)和(he)組(zu)織產生影響(xiang)：一(yi)種(zhong)(zhong)方(fang)式(shi)是宏觀(guan)尺度上機械(xie)作用(yong)導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理變(bian)(bian)化，如改變(bian)(bian)鑄錠和(he)鑄型間的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)交(jiao)換、冷卻速率以及充(chong)型過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控(kong)制等，另一(yi)種(zhong)(zhong)方(fang)式(shi)是微觀(guan)尺度上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)變(bian)(bian)化，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)作為(wei)(wei)基本(ben)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)之一(yi)，對有(you)氣相(xiang)參與的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶金(jin)反(fan)應(ying)和(he)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)具(ju)有(you)十分重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)；增加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)提(ti)高(gao)冶金(jin)反(fan)應(ying)速率的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時(shi)，能(neng)夠顯著增加(jia)(jia)鋼液(ye)中氮、鈣和(he)鎂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解度，提(ti)高(gao)其收得率，進(jin)(jin)而充(chong)分發揮其凈化鋼液(ye)或合(he)金(jin)化作用(yong)；在(zai)低(di)壓(ya)(ya)(ya)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對相(xiang)圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)可以忽略不計(ji)，但在(zai)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)下，相(xiang)圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)隨(sui)之發生改變(bian)(bian)，進(jin)(jin)而改變(bian)(bian)常規條件下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)模式(shi)，從而有(you)利于一(yi)些(xie)新相(xiang)或新材料(liao)結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生成。
壓(ya)力(li)對(dui)材料(liao)組(zu)織和(he)(he)性能的(de)(de)影響(xiang)(xiang)已經引起(qi)了廣泛(fan)關注，自諾貝爾獎獲得者Bridgman 開(kai)展相(xiang)關研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)以(yi)來,材料(liao)熱力(li)學和(he)(he)動力(li)學參數(shu)(shu)隨壓(ya)力(li)的(de)(de)變化規律就(jiu)已經得到了大量研(yan)(yan)究(jiu)(jiu),這(zhe)些研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)主(zhu)要采用相(xiang)圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)(de)方式完成(cheng)，且主(zhu)要集中(zhong)在(zai)(zai)有色(se)金(jin)屬合金(jin)材料(liao)方面，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)(he)Cd-Zn等;所(suo)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)的(de)(de)熱力(li)學和(he)(he)動力(li)學參數(shu)(shu)主(zhu)要包括(kuo)相(xiang)圖、摩(mo)爾體積、共(gong)晶(jing)(jing)溫度(du)、初始(shi)轉變相(xiang)類型、共(gong)晶(jing)(jing)點成(cheng)分、晶(jing)(jing)粒(li)形(xing)核(he)以(yi)及擴(kuo)散系(xi)數(shu)(shu)等方面。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)表(biao)明，高壓(ya)下(xia)（數(shu)(shu)量級(ji)約為10GPa)的(de)(de)熱力(li)學和(he)(he)動力(li)學參數(shu)(shu)與常壓(ya)下(xia)存在(zai)(zai)明顯(xian)差(cha)(cha)異,而這(zhe)些差(cha)(cha)異有助于闡明壓(ya)力(li)對(dui)組(zu)織的(de)(de)影響(xiang)(xiang)機理。
同樣，在(zai)壓(ya)力(li)(li)影響鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)熱(re)力(li)(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)參(can)數方(fang)(fang)面(mian)(mian)，有研究(jiu)(jiu)人員初步探討了(le)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材料(liao)在(zai)高(gao)壓(ya)下的相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)(xian)溫度和(he)(he)擴散(san)系(xi)(xi)數等。所選體系(xi)(xi)有Fe-C和(he)(he)Fe-Mn-C(高(gao)錳(meng)鋼(gang)(gang)）等。高(gao)壓(ya)下的Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)見圖(tu)2-91,隨著壓(ya)力(li)(li)增大，鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)δ區(qu)(qu)域(yu)不斷減小，奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ區(qu)(qu)域(yu)不斷增大，當壓(ya)力(li)(li)增加至(zhi)2000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)8區(qu)(qu)域(yu)幾乎消失。但與有色金(jin)屬方(fang)(fang)面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)比，壓(ya)力(li)(li)對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材料(liao)的凝(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)力(li)(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)參(can)數方(fang)(fang)面(mian)(mian)的研究(jiu)(jiu)依然十分(fen)貧瘠。本節將以含(han)氮鋼(gang)(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)H13分(fen)別討論，壓(ya)力(li)(li)對(dui)(dui)凝(ning)固(gu)過程中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)、熱(re)力(li)(li)學(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)數、凝(ning)固(gu)模(mo)式、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)(xian)、體系(xi)(xi)氮溶解度、相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)力(li)(li)和(he)(he)分(fen)配系(xi)(xi)數等）和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)參(can)數（擴散(san)系(xi)(xi)數）的影響規律，從而系(xi)(xi)統論述壓(ya)力(li)(li)對(dui)(dui)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材料(liao)凝(ning)固(gu)熱(re)力(li)(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)的影響規律。
1. 凝固相變(bian)
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)是(shi)用來表(biao)征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系(xi)(xi)統的(de)組(zu)成與(yu)熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)（如(ru)(ru)溫度和(he)(he)(he)壓力(li)）之間(jian)關(guan)系(xi)(xi)的(de)一種(zhong)圖(tu)(tu)形(xing)，它(ta)可以提供壓力(li)和(he)(he)(he)其(qi)他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)之間(jian)的(de)關(guan)系(xi)(xi)，這些熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)包(bao)含(han)了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫度和(he)(he)(he)元素的(de)平衡分(fen)(fen)配系(xi)(xi)數(shu)等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)是(shi)探討壓力(li)對熱力(li)學(xue)參(can)數(shu)影響規律的(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼在0.1MPa 下(xia)隨氮質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)變(bian)化(hua)(hua)的(de)垂(chui)(chui)直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的(de)區(qu)域如(ru)(ru)圖(tu)(tu)2-91(a)所(suo)(suo)示。圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存(cun)在七(qi)個相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)，分(fen)(fen)別(bie)(bie)為三(san)(san)個單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)：液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)個兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)8+γ;一個三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)L+8+γ.三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)L+8+γ是(shi)一個曲(qu)邊(bian)三(san)(san)角形(xing)，三(san)(san)個頂(ding)點（A、B和(he)(he)(he)C)分(fen)(fen)別(bie)(bie)與(yu)三(san)(san)個單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（鐵(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接(jie)，且居中(zhong)(zhong)的(de)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位(wei)于三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)的(de)下(xia)方。根(gen)據曲(qu)邊(bian)三(san)(san)角形(xing)的(de)判定原則［137,三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)內發生(sheng)了(le)包(bao)晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)個兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)別(bie)(bie)發生(sheng)了(le)L→8、L→y和(he)(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)(he)100MPa下(xia)，隨氮質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)變(bian)化(hua)(hua)的(de)垂(chui)(chui)直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)分(fen)(fen)別(bie)(bie)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)（c)所(suo)(suo)示，對比可以看(kan)出，10MPa和(he)(he)(he)100MPa下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)數(shu)量(liang)和(he)(he)(he)類型與(yu)0.1MPa的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)，隨氮質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)變(bian)化(hua)(hua)的(de)垂(chui)(chui)直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存(cun)在兩(liang)個單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)消(xiao)失，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)2-92(d)所(suo)(suo)示。
相圖(tu)中三相共(gong)存(cun)(cun)區(qu)(qu)(qu) L+8+y 隨(sui)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)變(bian)化規律(lv)如圖(tu)2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)1000MPa下，A點的(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)分別(bie)為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)（0%,1537.02K),B點的(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)分別(bie)為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)（0.933%,1611.62K),C點的(de)(de)(de)坐(zuo)(zuo)標(biao)分別(bie)為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)（0.901%,1666.65K).隨(sui)著壓力(li)(li)的(de)(de)(de)增加(jia)，A和(he)C點向(xiang)(xiang)低氮(dan)區(qu)(qu)(qu)移(yi)動(dong)，B點向(xiang)(xiang)高氮(dan)區(qu)(qu)(qu)移(yi)動(dong)，整個區(qu)(qu)(qu)域向(xiang)(xiang)高溫(wen)區(qu)(qu)(qu)移(yi)動(dong)，且三相共(gong)存(cun)(cun)區(qu)(qu)(qu)L+8+y呈增大趨勢，曲邊三角形的(de)(de)(de)形狀逐(zhu)漸由“?”向(xiang)(xiang)“Δ”轉(zhuan)變(bian)［137],相轉(zhuan)變(bian)方式逐(zhu)步由包晶(jing)(jing)反應(ying)（L+δ→y)向(xiang)(xiang)共(gong)晶(jing)(jing)反應(ying)（L→8+y)過(guo)(guo)渡(du)，即當壓力(li)(li)分別(bie)為(wei)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa時(shi)，凝固過(guo)(guo)程為(wei)包晶(jing)(jing)反應(ying)，而1000MPa時(shi)為(wei)共(gong)晶(jing)(jing)反應(ying)。
為(wei)了(le)進一步說明壓力(li)對凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)(de)(de)影響規律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化規律如(ru)圖(tu)2-94所(suo)示(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)(ning)(ning)固(gu)時(shi)(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)呈現出(chu)(chu)先增大(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)趨勢，拐點分(fen)(fen)別為(wei)P1、P2和(he)P3,如(ru)圖(tu)2-94(a)所(suo)示(shi)；而(er)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈現出(chu)(chu)連續增大(da)的(de)(de)(de)(de)趨勢。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)變(bian)化拐點P1、P2和(he)P3的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度分(fen)(fen)別與奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)(chu)現位(wei)置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度相(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)圖(tu)2-94(b)所(suo)示(shi)。當高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度時(shi)(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)增加，此(ci)時(shi)(shi)無奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)(chu)現，即(ji)發(fa)生(sheng)液(ye)固(gu)轉(zhuan)變(bian)（L→8);當低于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)溫(wen)度時(shi)(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)減小(xiao)，而(er)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)(zhu)漸增加，即(ji)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)形(xing)成逐(zhu)(zhu)漸消失，發(fa)生(sheng)包晶反(fan)應(ying)(ying)（L+8→y);而(er)1000MPa下，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)均隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)逐(zhu)(zhu)步增大(da)，直至凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結束，表明鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ幾(ji)乎(hu)同時(shi)(shi)從液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中析出(chu)(chu)，即(ji)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程發(fa)生(sheng)共晶反(fan)應(ying)(ying)（L→8+y).這也證明了(le)隨(sui)(sui)(sui)著(zhu)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)增加，相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)方(fang)式(shi)逐(zhu)(zhu)漸由包晶反(fan)應(ying)(ying)（L+8→y)向共晶反(fan)應(ying)(ying)（L→8+y)過渡。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固過(guo)程中鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)單相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)隨壓(ya)(ya)力(li)的(de)變(bian)化規律(lv)如(ru)圖2-95所示(shi)(shi)。當壓(ya)(ya)力(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)到100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界變(bian)化較小(xiao)，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界整(zheng)體(ti)(ti)向(xiang)高(gao)溫端移(yi)(yi)(yi)動(dong)，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成區(qu)(qu)域逐漸減(jian)小(xiao)；當壓(ya)(ya)力(li)進一步增(zeng)加(jia)到1000MPa時，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)幾乎從隨氮(dan)質(zhi)量分數變(bian)化的(de)垂直截(jie)面相(xiang)(xiang)圖中消失，如(ru)圖2-95(a)所示(shi)(shi)，即增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力(li)有(you)助于鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)δ的(de)消失［138].而對于奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨著壓(ya)(ya)力(li)的(de)增(zeng)加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界向(xiang)高(gao)溫段移(yi)(yi)(yi)動(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界整(zheng)體(ti)(ti)向(xiang)高(gao)氮(dan)區(qu)(qu)移(yi)(yi)(yi)動(dong)，整(zheng)個區(qu)(qu)域呈增(zeng)大趨勢，如(ru)圖2-95(b)所示(shi)(shi)。
2. 凝固模式
不(bu)銹鋼(gang)(gang)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模(mo)式根據(ju)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初(chu)始相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)種類和(he)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變類型(xing)通常分(fen)為(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)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模(mo)式主要受(shou)合金成(cheng)(cheng)分(fen)和(he)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條件(jian)的(de)(de)影響，在合金成(cheng)(cheng)分(fen)一定的(de)(de)情況下，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模(mo)式主要由(you)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條件(jian)決定。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)(gang)在不(bu)同(tong)壓(ya)力下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序，如圖2-96所示，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初(chu)始相(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)(gang)在各壓(ya)力下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模(mo)式均為(wei)FA型(xing)。以0.1MPa的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程為(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程分(fen)為(wei)三個階段，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初(chu)期，發生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)變反(fan)應；當固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數升至0.05左右時，發生包晶反(fan)應（L+δ→y),奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ開始形成(cheng)(cheng)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)漸減(jian)少，此(ci)時體(ti)系中(zhong)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由(you)8和(he)γ共同(tong)組成(cheng)(cheng)；在凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)末期，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8完全消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉變為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)到凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束后(hou)，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ.因(yin)此(ci)，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼(gang)(gang)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基(ji)于在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝固相變順序(xu)可(ke)知，當(dang)壓(ya)力(li)從0.1MPa增加(jia)到100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)的凝固模式依舊(jiu)為(wei)FA型。然而，當(dang)壓(ya)力(li)達到1000MPa時，凝固過程中包晶反(fan)(fan)應(ying)（L+8→y)轉變為(wei)共晶反(fan)(fan)應(ying)（L→8+y),其相轉變順序(xu)發生(sheng)明(ming)顯(xian)變化，如圖(tu)2-96所示(shi)。1000MPa下凝固相變順序(xu)可(ke)歸結為(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當壓(ya)(ya)(ya)力逐漸由(you)0.1MPa增加至1000MPa時，L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變的(de)溫(wen)度區(qu)間由(you)3.86K降(jiang)至0.079K,奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ形成(cheng)時的(de)固相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數由(you)0.05降(jiang)至0.00075（圖(tu)2-96),同時相(xiang)(xiang)圖(tu)中C點（圖(tu)2-93)氮(dan)(dan)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數由(you)0.934%降(jiang)低至0.901%,固相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數十(shi)分(fen)(fen)逼近本體(ti)氮(dan)(dan)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數0.9%,即(ji)L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變區(qu)間基本消(xiao)失。因此，隨著壓(ya)(ya)(ya)力的(de)增加，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼的(de)凝(ning)固模式(shi)呈現由(you)FA型(xing)向A型(xing)轉(zhuan)(zhuan)變的(de)趨勢，這主(zhu)要(yao)是由(you)于(yu)增加壓(ya)(ya)(ya)力有助于(yu)比(bi)體(ti)積(ji)小(xiao)(xiao)的(de)相(xiang)(xiang)形成(cheng)（γ相(xiang)(xiang)的(de)比(bi)體(ti)積(ji)小(xiao)(xiao)于(yu)8相(xiang)(xiang)）,即(ji)加壓(ya)(ya)(ya)抑制(zhi)了8相(xiang)(xiang)的(de)形成(cheng)，使凝(ning)固模式(shi)發(fa)生改變。
3. 固／液相線
凝固(gu)(gu)存在凝固(gu)(gu)潛熱的釋放和體積的收縮，屬于一級相變，因而(er)可以(yi)采用(yong)克拉(la)佩(pei)龍方程來描(miao)述壓力與相變溫度(du)之間(jian)的關系，即
4. 氮(dan)溶解度
溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是影響合(he)金體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)重(zhong)要(yao)因(yin)(yin)素(su)(su)之(zhi)一。從圖2-98中(zhong)(zhong)可以看出(chu)(chu)，隨(sui)著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)降(jiang)(jiang)低(di)(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸(jian)升高，直到(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)液相(xiang)(xiang)線（凝(ning)固(gu)(gu)初期）時達(da)到(dao)一個峰值（A點(dian)(dian)）。隨(sui)著(zhu)(zhu)凝(ning)固(gu)(gu)的(de)進(jin)行(xing)，發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)L→8液固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)，氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較小的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)，導致(zhi)了體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)迅速降(jiang)(jiang)低(di)(di)，直到(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ析出(chu)(chu)點(dian)(dian)（即(ji)L+δ→y轉(zhuan)(zhuan)變(bian)點(dian)(dian)），此(ci)(ci)時體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)最小（B點(dian)(dian)），即(ji)出(chu)(chu)現(xian)“鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)（ferrite trap)”［140],如圖2-99所示。隨(sui)著(zhu)(zhu)凝(ning)固(gu)(gu)的(de)繼續進(jin)行(xing)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8的(de)質量分(fen)數(shu)(shu)減小，氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較大(da)的(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)應地增加(jia)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)又逐(zhu)步增大(da)，直到(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)(zhi)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)線（凝(ning)固(gu)(gu)結(jie)束，即(ji)C點(dian)(dian)）。凝(ning)固(gu)(gu)結(jie)束后(hou)，隨(sui)著(zhu)(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)繼續降(jiang)(jiang)低(di)(di)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)將繼續增大(da)，這主要(yao)是由(you)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)發(fa)(fa)生(sheng)(sheng)固(gu)(gu)固(gu)(gu)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)δ→y(C和D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)）和奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)降(jiang)(jiang)低(di)(di)而增加(jia)（D和E點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)）兩方面原因(yin)(yin)所導致(zhi)的(de)。此(ci)(ci)外(wai)，氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)C和D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)增長速率(lv)明顯大(da)于D和E點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)，這主要(yao)歸因(yin)(yin)于C和D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)貧氮(dan)相(xiang)(xiang)（鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8)的(de)消失加(jia)速了體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)增長。在(zai)整個凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)（A和C點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)），氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)變(bian)化范圍為0.255%~0.648%.由(you)此(ci)(ci)可見，在(zai)0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)質量分(fen)數(shu)(shu)達(da)到(dao)0.9%而不產生(sheng)(sheng)嚴重(zhong)的(de)氮(dan)氣孔缺陷，是很難實現(xian)的(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)(dan)溶解(jie)度隨(sui)(sui)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)變化規律(lv)如圖2-99所示，0.1MPa下，氮(dan)(dan)溶解(jie)度隨(sui)(sui)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)變化規律(lv)存在(zai)明顯(xian)的(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)，“鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)”本質(zhi)上是在(zai)固(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)奧氏體(ti)(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)(su)質(zhi)量(liang)分數(shu)較低(di)的(de)(de)(de)情況下，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)δ在(zai)凝固(gu)初期析(xi)出，導致(zhi)體(ti)(ti)系氮(dan)(dan)溶解(jie)度快速降(jiang)低(di)的(de)(de)(de)現(xian)象；凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)出現(xian)會加(jia)(jia)劇局(ju)部氮(dan)(dan)析(xi)出的(de)(de)(de)趨勢(shi)，造成局(ju)部氮(dan)(dan)分布(bu)均(jun)勻性(xing)差等缺陷(xian)，更甚者會導致(zhi)大(da)量(liang)氣(qi)孔缺陷(xian)的(de)(de)(de)形(xing)成，進而影響后續加(jia)(jia)工工藝(yi)，大(da)幅度降(jiang)低(di)了材(cai)料的(de)(de)(de)成材(cai)率(lv)。然而，隨(sui)(sui)著壓力(li)(li)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)減(jian)小，當壓力(li)(li)增(zeng)加(jia)(jia)到1MPa時，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)完全(quan)消失，且(qie)在(zai)體(ti)(ti)系整個凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)，氮(dan)(dan)溶解(jie)度始終處于增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)趨勢(shi)。因此，對19Cr14MnxN而言，增(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)(li)能夠有效地(di)增(zeng)加(jia)(jia)體(ti)(ti)系氮(dan)(dan)溶解(jie)度，避免鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)形(xing)成，從而減(jian)小了凝固(gu)過程中(zhong)(zhong)氣(qi)孔缺陷(xian)的(de)(de)(de)形(xing)成趨勢(shi)。
5. 元素分配系數
凝固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中，合金(jin)元素在(zai)固(gu)(gu)／液界面處發生(sheng)質(zhi)量分數(shu)的(de)(de)再分配(pei)，導致了合金(jin)元素在(zai)鑄(zhu)錠內分布的(de)(de)不均(jun)勻性，最終形成(cheng)偏(pian)析(xi)。溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)再分配(pei)的(de)(de)程(cheng)(cheng)度通常采用溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)分配(pei)系數(shu)ko進行(xing)表(biao)征，即平衡(heng)凝固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中固(gu)(gu)相中溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)的(de)(de)質(zhi)量分數(shu)Cs與液相中溶(rong)(rong)(rong)(rong)質(zhi)的(de)(de)質(zhi)量分數(shu)CL之間比值：
對(dui)(dui)于二元(yuan)合金(jin)體(ti)(ti)系，溶(rong)質分(fen)(fen)配(pei)系數o通常可以(yi)由(you)相(xiang)(xiang)圖中(zhong)固(gu)(gu)／液相(xiang)(xiang)線斜(xie)率(lv)獲(huo)得(de)；而(er)對(dui)(dui)于多元(yuan)合金(jin)體(ti)(ti)系，難以(yi)利(li)用相(xiang)(xiang)圖進行計算(suan)，但可基(ji)于準確(que)可靠的熱力學(xue)數據，利(li)用溶(rong)質在(zai)固(gu)(gu)／液相(xiang)(xiang)中(zhong)化學(xue)位相(xiang)(xiang)等的原理進行計算(suan)。由(you)于19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)時，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)轉變過程中(zhong)存(cun)在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ共存(cun)的階(jie)段，因而(er)結(jie)合凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)相(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)數以(yi)及(ji)各相(xiang)(xiang)中(zhong)元(yuan)素(su)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)數，采(cai)用式（2-177)可計算(suan)各元(yuan)素(su)的溶(rong)質分(fen)(fen)配(pei)系數，即
式中，k為元素i的分配系(xi)數(shu)；ws和wy分別為鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的質量分數(shu)；Cs,i和Cy,;分別為元素i在鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ中的質量分數(shu)。
在(zai)0.1MPa下的(de)凝固(gu)過程中，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)各元(yuan)素(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)變化(hua)規律如圖2-100所示(shi)。固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)組成由(you)單(dan)一(yi)(yi)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ共(gong)存時，各元(yuan)素(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)變化(hua)趨(qu)勢出現了明顯的(de)拐點，這(zhe)主要(yao)是(shi)由(you)于(yu)各元(yuan)在(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)差(cha)異較大(da)。結(jie)合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝固(gu)時的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序可(ke)(ke)知(zhi)，在(zai)凝固(gu)初期(qi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單(dan)一(yi)(yi)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ中各元(yuan)素(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(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)末期(qi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單(dan)一(yi)(yi)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中各元(yuan)素(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(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)此可(ke)(ke)知(zhi)，碳(tan)、氮(dan)、錳和(he)硅在(zai)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)大(da)于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8,因而，在(zai)發生L+8→γ轉變時，鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8減(jian)(jian)(jian)少，奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)加，致(zhi)(zhi)使碳(tan)、氮(dan)、錳和(he)硅的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)減(jian)(jian)(jian)小(xiao)逐漸增(zeng)大(da)。而對于(yu)鉬和(he)鉻，它(ta)們(men)在(zai)奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)小(xiao)于(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)(zhi)鉬和(he)鉻的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)減(jian)(jian)(jian)小(xiao)而逐漸減(jian)(jian)(jian)小(xiao)，如圖2-100所示(shi)。
在(zai)10MPa 和(he)(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)，各元素(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化規(gui)律(lv)與0.1MPa的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)圖2-101所(suo)示(shi)。而(er)在(zai)1000MPa下(xia)，除(chu)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初期（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)十分(fen)(fen)(fen)接近于(yu)(yu)1時）固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由單一鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8組成外(wai)，在(zai)后續凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中，由于(yu)(yu)發生(sheng)了(le)共晶(jing)(jing)轉變L→y+8,固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)(he)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)量(liang)(liang)均隨(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而(er)增(zeng)大，因而(er)各元素(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)為平滑曲線，無明顯拐點出(chu)現，如(ru)圖2-101所(suo)示(shi)。此(ci)外(wai)，隨(sui)著壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，鉬和(he)(he)(he)(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，且(qie)錳(meng)的(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)幅度(du)(du)大于(yu)(yu)鉬，因而(er)壓(ya)(ya)力有(you)利于(yu)(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中鉬和(he)(he)(he)(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)富(fu)集，進而(er)加(jia)(jia)劇了(le)鉬和(he)(he)(he)(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)微觀偏析(xi)，如(ru)圖2-102所(suo)示(shi)。對于(yu)(yu)元素(su)碳、氮(dan)和(he)(he)(he)(he)(he)鉻，元素(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著壓(ya)(ya)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)增(zeng)大，且(qie)始終小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)1,因而(er)增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力有(you)助于(yu)(yu)緩解其在(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中富(fu)集，從而(er)減(jian)(jian)輕(qing)碳、氮(dan)和(he)(he)(he)(he)(he)鉻的(de)(de)(de)微觀偏析(xi)。對于(yu)(yu)硅(gui)元素(su)，壓(ya)(ya)力一定時，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中其分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)從小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)1逐步向大于(yu)(yu)1過渡，使得枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中硅(gui)的(de)(de)(de)濃度(du)(du)呈現出(chu)先增(zeng)大后減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)趨(qu)勢；而(er)當(dang)壓(ya)(ya)力增(zeng)加(jia)(jia)到1000MPa時，整(zheng)個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中硅(gui)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)始終大于(yu)(yu)1,枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中硅(gui)的(de)(de)(de)濃度(du)(du)隨(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而(er)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，進而(er)導(dao)致枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)界處(chu)貧硅(gui)，偏析(xi)加(jia)(jia)劇。
6. 元素擴散(san)系(xi)數(shu)
擴(kuo)(kuo)散是指(zhi)晶(jing)(jing)體中(zhong)原子（或(huo)(huo)離子）由(you)熱運動(dong)產生的遷移過程，合(he)金(jin)元(yuan)(yuan)素的擴(kuo)(kuo)自始至(zhi)終(zhong)貫(guan)穿金(jin)屬或(huo)(huo)者合(he)金(jin)發生相變、組織轉變、結晶(jing)(jing)和再(zai)結晶(jing)(jing)等過程。各元(yuan)(yuan)素的擴(kuo)(kuo)散系數D是體系的動(dong)態性質之一(yi)，由(you)菲克第一(yi)定律(lv)可知，擴(kuo)(kuo)散系數是元(yuan)(yuan)素在單位(wei)時間每單位(wei)濃度梯度的條(tiao)件(jian)下沿擴(kuo)(kuo)散方(fang)向垂直(zhi)通過單位(wei)面積的質量(liang)或(huo)(huo)物質的量(liang)，可由(you)阿倫尼(ni)烏(wu)斯方(fang)程進(jin)行描(miao)述，即(ji)
式(shi)中，kb為(wei)玻爾茲曼常數(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激(ji)活能(neng)；T為(wei)溫度(du)；A為(wei)常數(shu)(shu)。式(shi)（2-178)適(shi)用于(yu)所有類型的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)過(guo)程(cheng)，不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)別僅(jin)僅(jin)在(zai)于(yu)A和(he)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)。從式(shi)（2-178)可以看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著(zhu)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激(ji)活能(neng)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)大(da)(da)(da)而(er)(er)減(jian)小(xiao)；反之，激(ji)活能(neng)ΔGm越小(xiao)，元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)越大(da)(da)(da)，元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)越容(rong)易(yi)。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固過(guo)程(cheng)中鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相8和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相γ中各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)力(li)(li)(li)下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)如圖2-103所示。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相中元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)i(i=碳、氮(dan)、錳、鉬、鉻和(he)硅(gui)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)均比(bi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相中大(da)(da)(da)1~2個(ge)數(shu)(shu)量(liang)級(ji)，這主要是由于(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)胞（面心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密度(du)為(wei)0.74,大(da)(da)(da)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)晶(jing)胞（體(ti)(ti)(ti)心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密度(du)（0.68),而(er)(er)致(zhi)密度(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)結構中，原(yuan)子擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)激(ji)活能(neng)較(jiao)高(gao)，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)較(jiao)小(xiao)。此(ci)(ci)外，間隙原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激(ji)活能(neng)均比(bi)置換原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)［145],因(yin)此(ci)(ci)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)碳和(he)氮(dan)無論(lun)在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)還是奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相中的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)均比(bi)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)錳、鉬、鉻和(he)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)2~3個(ge)數(shu)(shu)量(liang)級(ji)，如圖2-103所示。同(tong)時隨著(zhu)壓(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，碳和(he)氮(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化量(liang)均大(da)(da)(da)于(yu)錳、鉬、鉻和(he)硅(gui)；增(zeng)加壓(ya)力(li)(li)(li)減(jian)小(xiao)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相中氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，抑制了(le)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)；增(zeng)加壓(ya)力(li)(li)(li)減(jian)小(xiao)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相中碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，但(dan)增(zeng)大(da)(da)(da)了(le)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相中碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)，加速了(le)其中碳的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)。因(yin)此(ci)(ci)，增(zeng)加壓(ya)力(li)(li)(li)對不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)相中擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響不(bu)(bu)同(tong)，但(dan)總體(ti)(ti)(ti)來講，壓(ya)力(li)(li)(li)對擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)(ying)響較(jiao)小(xiao)，在(zai)100MPa以內(nei)可以忽略。
7. 晶粒(li)形核(he)
a. 臨(lin)界形核半(ban)徑
根據經典形核理(li)論(lun)可知，均質形核過(guo)程中臨形核半徑r與相變(bian)驅動力ΔGL→S,P之(zhi)間的關系為
在19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固(gu)(gu)過程中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)可(ke)由Thermo-Calc 熱(re)力(li)(li)(li)(li)學軟件進行計算，結果如圖2-104所示。凝固(gu)(gu)過程中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化規律與鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝固(gu)(gu)時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)隨著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小呈現(xian)出先增大后減(jian)(jian)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。凝固(gu)(gu)初期發生L→8轉變(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)生成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行而不斷(duan)增大，直至(zhi)發生L+8→γ轉變(bian)(bian)。此時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)達到(dao)峰(feng)值，且壓力(li)(li)(li)(li)越大，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)值越小，而達到(dao)峰(feng)值時的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)(shu)越大，因此加(jia)壓有助于鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)提(ti)前(qian)達到(dao)峰(feng)值；隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續(xu)進行，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)(bian)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)不斷(duan)減(jian)(jian)小，直至(zhi)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失(shi)。而凝固(gu)(gu)壓力(li)(li)(li)(li)為(wei)1000MPa時，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)在整(zheng)個凝固(gu)(gu)過程中(zhong)呈持續(xu)增大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。
相(xiang)比之下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)，無論(lun)L→Y、L+8→y,還是(shi)L→8+y轉(zhuan)變(bian)，奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)γ作為生(sheng)(sheng)成相(xiang)，其相(xiang)變(bian)驅動力(li)變(bian)化呈單調性，均隨著壓力(li)的增加(jia)而(er)增大。因(yin)此，增加(jia)壓力(li)有助于提升凝(ning)固(gu)過程(cheng)相(xiang)轉(zhuan)變(bian)趨勢，即(ji)均增大了L→8、L→γ以及(ji)L+8→y相(xiang)轉(zhuan)變(bian)過程(cheng)中(zhong)生(sheng)(sheng)成相(xiang)的相(xiang)變(bian)驅動力(li)，有利于促進19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)固(gu)過程(cheng)的進行，這主要是(shi)因(yin)為鐵素體(ti)(ti)相(xiang)δ和奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)γ的比體(ti)(ti)積均小于液相(xiang)。
根據(ju)式（2-179),不同壓力下晶粒的(de)臨界形核半徑與相變驅(qu)動力的(de)關系為
b. 形核(he)率(lv)
單(dan)位(wei)體積液相在單(dan)位(wei)時間內所形(xing)成的(de)晶(jing)核數目稱(cheng)為形(xing)核率，經典形(xing)核理(li)論(lun)給(gei)出了形(xing)核率N與擴散激活能(neng)ΔGm和形(xing)核功ΔG*之間的(de)關系，即
從式（2-185)中可(ke)以看出(chu)，形(xing)(xing)核功(gong)ΔG隨(sui)著相(xiang)變(bian)驅動力ΔGL→s,P的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大(da)而(er)減小，因此增(zeng)加凝(ning)固壓力有利于形(xing)(xing)核功(gong)ΔG的(de)(de)(de)(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而(er)增(zeng)大(da)形(xing)(xing)核率N.此外，從壓力對擴散系數的(de)(de)(de)(de)影響可(ke)以得出(chu)，隨(sui)著壓力的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，擴散激(ji)活能ΔGm的(de)(de)(de)(de)變(bian)化較(jiao)小，在較(jiao)低壓力下，擴散激(ji)活能ΔG的(de)(de)(de)(de)變(bian)化可(ke)以忽略。結合式（2-183)可(ke)知，加壓通過減小形(xing)(xing)核功(gong)ΔG,使得形(xing)(xing)核率N呈指數增(zeng)長，達到細化晶粒的(de)(de)(de)(de)效果。
8. 密度和熱膨脹系數
密(mi)(mi)度(du)表示(shi)物質(zhi)疏密(mi)(mi)程度(du)，H13密(mi)(mi)度(du)隨(sui)(sui)(sui)壓力(li)(li)和(he)(he)(he)(he)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)化曲(qu)線如(ru)(ru)圖2-105所(suo)(suo)示(shi)。其中(zhong)，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)(he)(he)L2分別(bie)對應H13凝固(gu)(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)的(de)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)開始(shi)(shi)(shi)和(he)(he)(he)(he)結束(shu)點(dian)；S1和(he)(he)(he)(he)S2分別(bie)代表不同(tong)(tong)壓力(li)(li)下H13的(de)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)點(dian)；E1和(he)(he)(he)(he)E2分別(bie)代表不同(tong)(tong)壓力(li)(li)下相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→γ開始(shi)(shi)(shi)點(dian)；B1和(he)(he)(he)(he)B2分別(bie)代表不同(tong)(tong)壓力(li)(li)下相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L+8→y開始(shi)(shi)(shi)點(dian)；L1和(he)(he)(he)(he)L2分別(bie)代表不同(tong)(tong)壓力(li)(li)下相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→8開始(shi)(shi)(shi)點(dian)，即H13的(de)凝固(gu)(gu)(gu)開始(shi)(shi)(shi)點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)(he)2MPa)和(he)(he)(he)(he)L2Lo(1000MPa)表示(shi)液(ye)相(xiang)(xiang)密(mi)(mi)度(du)隨(sui)(sui)(sui)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)化曲(qu)線，相(xiang)(xiang)應固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)密(mi)(mi)度(du)隨(sui)(sui)(sui)溫(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)化曲(qu)線分別(bie)如(ru)(ru)線S1So和(he)(he)(he)(he)S2So所(suo)(suo)示(shi)。線L2Lo和(he)(he)(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)(he)(he)S1So相(xiang)(xiang)互重合，表明壓力(li)(li)從0.1MPa增加至1000MPa時，壓力(li)(li)對固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)液(ye)相(xiang)(xiang)密(mi)(mi)度(du)以及熱膨(peng)脹系數(shu)的(de)影響幾乎可以忽略不計，熱膨(peng)脹系數(shu)約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)2MPa)和(he)S2L2(1000MPa)分別代表不(bu)同壓力(li)下(xia)(xia)液、δ和(he)γ混合相密(mi)度(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)的(de)變化規律(lv)。當溫度(du)(du)一(yi)定時(shi)，壓力(li)從0.1MPa 增加至1000MPa,混合相密(mi)度(du)(du)變化幅(fu)度(du)(du)較大，其主要(yao)原(yuan)因如下(xia)(xia)：
a. 加壓(ya)提高了固(gu)(gu)（S1→S2)、液相溫(wen)度（L→L2),使得凝(ning)固(gu)(gu)區間向高溫(wen)區移(yi)動（S,L1S2L2),進(jin)而導致在溫(wen)度一定時，混合相中(zhong)固(gu)(gu)相的體積分(fen)數增大，液相體積分(fen)數相應減小。
b. 混合(he)相(xiang)中，固相(xiang)密(mi)度(du)（8和γ)大于液相(xiang)密(mi)度(du)，且隨壓力(li)的(de)變化幅度(du)較(jiao)小。
此外，凝固過(guo)程中（S1L1和(he)S2L2),密度(du)的波動主要(yao)由(you)相(xiang)變（L→y;L+δ→Y和(he)L→8)導致(zhi)各相(xiang)體積(ji)分數變化所導致(zhi)。
9. 焓、凝固(gu)潛熱以及比熱
焓為(wei)熱(re)力學中(zhong)表示(shi)物質(zhi)系統能量狀(zhuang)態的一個(ge)狀(zhuang)態參數(shu)，每千克物質(zhi)的焓為(wei)比焓，即
式中，h為(wei)(wei)比(bi)焓(han)；m為(wei)(wei)質量；U為(wei)(wei)內(nei)能(neng)；P為(wei)(wei)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)；V為(wei)(wei)體積。由式（2-186)可知(zhi)，當(dang)(dang)(dang)內(nei)能(neng)和質量一定(ding)時，比(bi)焓(han)h與PV成正比(bi)。當(dang)(dang)(dang)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)小于(yu)1000MPa時，加壓(ya)(ya)對(dui)液(ye)相和固相密度的影(ying)(ying)響幾乎可以忽略不計，因(yin)而對(dui)體積的影(ying)(ying)響微乎其微。那么(me)，比(bi)焓(han)主要(yao)受壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的影(ying)(ying)響，當(dang)(dang)(dang)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)從(cong)0.1MPa增加至1000MPa時，比(bi)焓(han)明顯增大，但當(dang)(dang)(dang)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)低于(yu)2MPa時，比(bi)焓(han)幾乎保持不變(bian)，如圖2-106所示。在凝固過程(cheng)中（L1S1和L2S2),當(dang)(dang)(dang)溫(wen)度一定(ding)時，H13整個熱力(li)(li)(li)學體系的比(bi)焓(han)隨壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的變(bian)化(hua)趨勢(shi)非常(chang)復雜(za)，主要(yao)原因(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)體積分數直接相(xiang)關。
b. 當溫度(du)一定時，固(gu)相體積分數隨(sui)不(bu)同壓力的變化(hua)而(er)變化(hua)。
根據比(bi)焓隨(sui)溫度的(de)變(bian)化曲(qu)線(xian)，可(ke)(ke)得(de)H13的(de)凝(ning)固(gu)潛(qian)熱為(wei)221.3kJ/kgl1511;由比(bi)焓溫度變(bian)化曲(qu)線(xian)的(de)斜率可(ke)(ke)得(de)，液、固(gu)相比(bi)熱分比(bi)為(wei)822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當(dang)壓力低于1000MPa時，凝(ning)固(gu)潛(qian)熱，液、固(gu)相比(bi)熱隨(sui)壓力的(de)變(bian)化均可(ke)(ke)忽略不計，如圖2-106所示。
