在(zai)(zai)加壓冶煉(lian)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，壓力(li)(li)的(de)(de)(de)控制對(dui)保(bao)障(zhang)高(gao)氮鋼(gang)具(ju)備(bei)致密的(de)(de)(de)宏觀組織(zhi)(zhi)和(he)(he)(he)(he)優異(yi)性(xing)能尤為(wei)重要。目前，經證實(shi)，壓力(li)(li)主要通過(guo)兩種方(fang)式對(dui)凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)和(he)(he)(he)(he)組織(zhi)(zhi)產生影響(xiang)(xiang)：一(yi)種方(fang)式是宏觀尺度(du)上(shang)機械(xie)作(zuo)用導致的(de)(de)(de)物理(li)變化(hua)，如改變鑄(zhu)錠和(he)(he)(he)(he)鑄(zhu)型間的(de)(de)(de)熱(re)交換、冷卻速(su)率(lv)(lv)以及(ji)充型過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)控制等(deng)，另一(yi)種方(fang)式是微觀尺度(du)上(shang)的(de)(de)(de)熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)動力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)變化(hua)，壓力(li)(li)作(zuo)為(wei)基本熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)之一(yi)，對(dui)有氣相(xiang)參(can)與的(de)(de)(de)冶金反(fan)應和(he)(he)(he)(he)凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)具(ju)有十分重要的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)；增加壓力(li)(li)在(zai)(zai)提(ti)高(gao)冶金反(fan)應速(su)率(lv)(lv)的(de)(de)(de)同時，能夠顯著增加鋼(gang)液(ye)中(zhong)氮、鈣(gai)和(he)(he)(he)(he)鎂的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)，提(ti)高(gao)其收得率(lv)(lv)，進而(er)充分發揮其凈(jing)化(hua)鋼(gang)液(ye)或合金化(hua)作(zuo)用；在(zai)(zai)低(di)壓凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，壓力(li)(li)對(dui)相(xiang)圖(tu)(tu)、凝(ning)固(gu)(gu)熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)動力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)可以忽略不(bu)計，但在(zai)(zai)高(gao)壓下，相(xiang)圖(tu)(tu)、凝(ning)固(gu)(gu)熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)動力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)隨(sui)之發生改變，進而(er)改變常規條件下的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)模式，從而(er)有利于一(yi)些新相(xiang)或新材料(liao)結構的(de)(de)(de)生成。
壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)對(dui)材(cai)料(liao)組織(zhi)和性能的(de)影響已經引起了廣泛關注(zhu)，自(zi)諾貝爾(er)獎獲得者(zhe)Bridgman 開展相(xiang)關研(yan)究以來(lai),材(cai)料(liao)熱(re)(re)力(li)學(xue)和動(dong)力(li)學(xue)參數(shu)隨壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)的(de)變(bian)化規律就已經得到了大量(liang)研(yan)究,這些研(yan)究主要(yao)采用相(xiang)圖(tu)計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方(fang)式完(wan)成，且主要(yao)集中在(zai)有(you)色(se)金屬合金材(cai)料(liao)方(fang)面，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和Cd-Zn等(deng);所研(yan)究的(de)熱(re)(re)力(li)學(xue)和動(dong)力(li)學(xue)參數(shu)主要(yao)包括相(xiang)圖(tu)、摩爾(er)體(ti)積、共晶(jing)溫度、初(chu)始轉(zhuan)變(bian)相(xiang)類型、共晶(jing)點成分、晶(jing)粒形(xing)核(he)以及擴散(san)系數(shu)等(deng)方(fang)面。研(yan)究表明(ming)，高壓(ya)(ya)(ya)(ya)下(xia)（數(shu)量(liang)級約為10GPa)的(de)熱(re)(re)力(li)學(xue)和動(dong)力(li)學(xue)參數(shu)與常壓(ya)(ya)(ya)(ya)下(xia)存(cun)在(zai)明(ming)顯差異,而這些差異有(you)助(zhu)于闡明(ming)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)對(dui)組織(zhi)的(de)影響機理。
同樣，在壓(ya)力(li)(li)(li)影響鋼鐵(tie)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)方面(mian)，有研(yan)究(jiu)人員(yuan)初(chu)步探討(tao)了鋼鐵(tie)材料(liao)(liao)在高壓(ya)下的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)、固／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線溫度(du)和(he)擴散系(xi)數(shu)(shu)等。所(suo)選(xuan)體(ti)系(xi)有Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高錳鋼）等。高壓(ya)下的(de)(de)(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨(sui)著壓(ya)力(li)(li)(li)增大，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)δ區(qu)域不斷(duan)減小(xiao)，奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ區(qu)域不斷(duan)增大，當壓(ya)力(li)(li)(li)增加至2000MPa時，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)8區(qu)域幾乎消失。但(dan)與有色金(jin)屬(shu)方面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)，壓(ya)力(li)(li)(li)對(dui)鋼鐵(tie)材料(liao)(liao)的(de)(de)(de)凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)、熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)方面(mian)的(de)(de)(de)研(yan)究(jiu)依然(ran)十分貧瘠。本節(jie)將以含氮(dan)鋼（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分別(bie)討(tao)論(lun)(lun)，壓(ya)力(li)(li)(li)對(dui)凝固過程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)、熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)(shu)、凝固模式(shi)、固／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線、體(ti)系(xi)氮(dan)溶解度(du)、相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)(li)和(he)分配系(xi)數(shu)(shu)等）和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)（擴散系(xi)數(shu)(shu)）的(de)(de)(de)影響規律，從(cong)而(er)系(xi)統(tong)論(lun)(lun)述壓(ya)力(li)(li)(li)對(dui)鋼鐵(tie)材料(liao)(liao)凝固熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)的(de)(de)(de)影響規律。
1. 凝固相變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)是(shi)用來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡(heng)系(xi)統的(de)(de)組成與熱力(li)學(xue)參數(shu)（如溫(wen)度和(he)(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)）之(zhi)間關(guan)(guan)系(xi)的(de)(de)一種圖(tu)(tu)(tu)形，它可以(yi)提(ti)供(gong)壓(ya)(ya)力(li)和(he)(he)(he)其他(ta)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)(guan)熱力(li)學(xue)參數(shu)之(zhi)間的(de)(de)關(guan)(guan)系(xi)，這些(xie)熱力(li)學(xue)參數(shu)包含(han)(han)了(le)(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變溫(wen)度和(he)(he)(he)元素的(de)(de)平衡(heng)分(fen)配(pei)系(xi)數(shu)等(deng)。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)是(shi)探討(tao)壓(ya)(ya)力(li)對熱力(li)學(xue)參數(shu)影(ying)響(xiang)規律(lv)的(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含(han)(han)氮(dan)鋼在0.1MPa 下(xia)(xia)隨(sui)(sui)氮(dan)質量(liang)分(fen)數(shu)變化的(de)(de)垂(chui)直截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)凝固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變的(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)如圖(tu)(tu)(tu)2-91(a)所示。圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)存在七(qi)個(ge)(ge)(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)，分(fen)別為三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)8+γ;一個(ge)(ge)(ge)(ge)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)(gong)存區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)(gong)存區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ是(shi)一個(ge)(ge)(ge)(ge)曲邊三(san)(san)角形，三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)頂點（A、B和(he)(he)(he)C)分(fen)別與三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接(jie)，且居中(zhong)的(de)(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)下(xia)(xia)方。根據曲邊三(san)(san)角形的(de)(de)判定原則［137,三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)內發生了(le)(le)包晶(jing)反應：L+δ→Y;三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)8+γ)分(fen)別發生了(le)(le)L→8、L→y和(he)(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)，隨(sui)(sui)氮(dan)質量(liang)分(fen)數(shu)變化的(de)(de)垂(chui)直截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)分(fen)別如圖(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)（c)所示，對比可以(yi)看出，10MPa和(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)數(shu)量(liang)和(he)(he)(he)類(lei)型與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)(xia)，隨(sui)(sui)氮(dan)質量(liang)分(fen)數(shu)變化的(de)(de)垂(chui)直截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)存在兩(liang)個(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)消失，如圖(tu)(tu)(tu)2-92(d)所示。
相(xiang)圖中(zhong)三(san)相(xiang)共存區(qu)(qu) L+8+y 隨壓(ya)(ya)力的(de)變化規律(lv)如圖2-93所示(shi)，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)(he)1000MPa下，A點(dian)(dian)(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分別(bie)為(wei)(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)(he)（0%,1537.02K),B點(dian)(dian)(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分別(bie)為(wei)(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)(he)（0.933%,1611.62K),C點(dian)(dian)(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分別(bie)為(wei)(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)(he)（0.901%,1666.65K).隨著壓(ya)(ya)力的(de)增加，A和(he)(he)C點(dian)(dian)(dian)向(xiang)低氮區(qu)(qu)移動(dong)，B點(dian)(dian)(dian)向(xiang)高氮區(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(xiang)共存區(qu)(qu)L+8+y呈增大(da)趨勢，曲邊三(san)角形(xing)的(de)形(xing)狀逐(zhu)漸由“?”向(xiang)“Δ”轉(zhuan)變［137],相(xiang)轉(zhuan)變方式(shi)逐(zhu)步由包晶反(fan)(fan)應(ying)（L+δ→y)向(xiang)共晶反(fan)(fan)應(ying)（L→8+y)過渡(du)，即當壓(ya)(ya)力分別(bie)為(wei)(wei)0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa時(shi)，凝(ning)固過程為(wei)(wei)包晶反(fan)(fan)應(ying)，而1000MPa時(shi)為(wei)(wei)共晶反(fan)(fan)應(ying)。
為了(le)進一步(bu)說明壓力對凝固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)的(de)(de)(de)影響規律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)和(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變(bian)化規律如圖(tu)2-94所(suo)示。在0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)凝固時，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)呈現出先增(zeng)大(da)后減小的(de)(de)(de)趨勢，拐(guai)點(dian)分(fen)(fen)別為P1、P2和(he)(he)P3,如圖(tu)2-94(a)所(suo)示；而(er)(er)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈現出連(lian)續增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)趨勢。在0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)變(bian)化拐(guai)點(dian)P1、P2和(he)(he)P3的(de)(de)(de)溫(wen)度分(fen)(fen)別與奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出現位置Q1、Q2和(he)(he)Q3的(de)(de)(de)溫(wen)度相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，如圖(tu)2-94(b)所(suo)示。當高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)溫(wen)度時，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小而(er)(er)增(zeng)加，此時無(wu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出現，即(ji)發(fa)生(sheng)(sheng)液(ye)(ye)固轉變(bian)（L→8);當低于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)溫(wen)度時，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小而(er)(er)減小，而(er)(er)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)加，即(ji)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨著奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)形成(cheng)逐(zhu)漸消失，發(fa)生(sheng)(sheng)包晶(jing)反(fan)(fan)應（L+8→y);而(er)(er)1000MPa下(xia)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)均隨著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小而(er)(er)逐(zhu)步(bu)增(zeng)大(da)，直至凝固結束，表(biao)明鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同(tong)時從液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析出，即(ji)凝固過(guo)(guo)程(cheng)發(fa)生(sheng)(sheng)共晶(jing)反(fan)(fan)應（L→8+y).這(zhe)也證明了(le)隨著壓力的(de)(de)(de)增(zeng)加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)方(fang)式逐(zhu)漸由(you)包晶(jing)反(fan)(fan)應（L+8→y)向共晶(jing)反(fan)(fan)應（L→8+y)過(guo)(guo)渡。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)固過程中鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)隨壓(ya)力(li)的(de)變(bian)化規律如圖(tu)2-95所(suo)示。當壓(ya)力(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)到(dao)100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)變(bian)化較小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)向(xiang)高溫(wen)端移(yi)動，鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形成(cheng)區(qu)域(yu)逐漸(jian)減小；當壓(ya)力(li)進(jin)一(yi)步(bu)增(zeng)加(jia)到(dao)1000MPa時，鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)幾(ji)乎從隨氮(dan)質量(liang)分數變(bian)化的(de)垂直截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中消(xiao)失，如圖(tu)2-95(a)所(suo)示，即(ji)增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)有助(zhu)于鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)消(xiao)失［138].而(er)對(dui)于奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ,隨著壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)向(xiang)高溫(wen)段移(yi)動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)向(xiang)高氮(dan)區(qu)移(yi)動，整個區(qu)域(yu)呈增(zeng)大(da)趨勢，如圖(tu)2-95(b)所(suo)示。
2. 凝固模式
不銹鋼的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模式(shi)根據凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)種類和相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變類型(xing)(xing)通(tong)常分(fen)(fen)為(wei)四(si)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)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模式(shi)主要(yao)受合金成分(fen)(fen)和凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)條件的(de)(de)影(ying)響，在(zai)(zai)合金成分(fen)(fen)一定的(de)(de)情(qing)況下(xia)(xia)(xia)(xia)，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模式(shi)主要(yao)由(you)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)條件決定。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在(zai)(zai)不同壓力(li)下(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順(shun)序，如(ru)圖2-96所示(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在(zai)(zai)各壓力(li)下(xia)(xia)(xia)(xia)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模式(shi)均為(wei)FA型(xing)(xing)。以0.1MPa的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過程為(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過程分(fen)(fen)為(wei)三個階段，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)初期(qi)，發(fa)生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變反應(ying)；當固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數升至0.05左右時(shi)，發(fa)生包晶反應(ying)（L+δ→y),奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開始形成，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此時(shi)體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由(you)8和γ共同組成；在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)末期(qi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉變為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)到凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結束，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結束后，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一的(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因(yin)此，0.1MPa 下(xia)(xia)(xia)(xia)19Cr14Mn0.9N 含(han)氮(dan)鋼的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順(shun)序為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基(ji)于(yu)在(zai)10MPa、100MPa和1000MPa下(xia)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)(gu)相(xiang)變(bian)(bian)(bian)順(shun)(shun)序可知，當(dang)壓力從0.1MPa增加(jia)到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼的凝固(gu)(gu)模式依舊為(wei)(wei)FA型。然而(er)，當(dang)壓力達到(dao)1000MPa時，凝固(gu)(gu)過程(cheng)中包晶反應（L+8→y)轉變(bian)(bian)(bian)為(wei)(wei)共晶反應（L→8+y),其相(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)順(shun)(shun)序發生明顯變(bian)(bian)(bian)化，如(ru)圖2-96所(suo)示。1000MPa下(xia)凝固(gu)(gu)相(xiang)變(bian)(bian)(bian)順(shun)(shun)序可歸結(jie)為(wei)(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當(dang)壓力逐漸由0.1MPa增加(jia)(jia)至1000MPa時(shi)，L→8相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)溫(wen)度區(qu)間由3.86K降至0.079K,奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ形(xing)成時(shi)的(de)(de)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)數由0.05降至0.00075（圖(tu)(tu)(tu)2-96),同時(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)C點（圖(tu)(tu)(tu)2-93)氮質量分(fen)數由0.934%降低至0.901%,固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)數十(shi)分(fen)逼近本(ben)體(ti)(ti)(ti)氮質量分(fen)數0.9%,即(ji)L→8相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變區(qu)間基本(ben)消(xiao)失。因此，隨著(zhu)壓力的(de)(de)增加(jia)(jia)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)模(mo)式呈(cheng)現由FA型向A型轉(zhuan)變的(de)(de)趨勢，這主要(yao)是(shi)由于增加(jia)(jia)壓力有助于比(bi)體(ti)(ti)(ti)積小的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成（γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)比(bi)體(ti)(ti)(ti)積小于8相(xiang)(xiang)(xiang)）,即(ji)加(jia)(jia)壓抑制了8相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)形(xing)成，使凝(ning)固(gu)(gu)模(mo)式發(fa)生(sheng)改(gai)變。
3. 固／液相線(xian)
凝固(gu)存在(zai)凝固(gu)潛熱的(de)釋放和體積的(de)收縮，屬于一(yi)級相變，因而(er)可(ke)以采(cai)用克(ke)拉(la)佩龍(long)方程來描述(shu)壓(ya)力與相變溫度之間的(de)關系，即
4. 氮(dan)溶解度
溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是影響合金體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要因素(su)(su)之一。從圖(tu)2-98中可以看出，隨著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸升(sheng)高，直(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線（凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)初期）時達到一個峰值（A點(dian)）。隨著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)進行，發生(sheng)L→8液固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較小的(de)(de)(de)(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8形(xing)成，導致了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)迅速(su)降(jiang)(jiang)低(di)，直(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ析(xi)出點(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變(bian)(bian)點(dian)），此時體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)最小（B點(dian)），即出現(xian)“鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖(tu)2-99所示。隨著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)繼續進行，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)質量(liang)分(fen)數減小，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較大的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)應(ying)地增(zeng)加(jia)，體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)又(you)逐(zhu)步增(zeng)大，直(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線（凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束，即C點(dian)）。凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束后，隨著(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)繼續降(jiang)(jiang)低(di)，體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)將繼續增(zeng)大，這主要是由體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)發生(sheng)固(gu)(gu)固(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)(bian)δ→y(C和(he)D點(dian)之間(jian)(jian)）和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨著(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)而增(zeng)加(jia)（D和(he)E點(dian)之間(jian)(jian)）兩(liang)方面原因所導致的(de)(de)(de)(de)。此外，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)C和(he)D點(dian)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)長(chang)速(su)率(lv)明(ming)顯(xian)大于D和(he)E點(dian)之間(jian)(jian)，這主要歸因于C和(he)D點(dian)之間(jian)(jian)貧氮(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)（鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)消失加(jia)速(su)了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)長(chang)。在(zai)整個凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)中（A和(he)C點(dian)之間(jian)(jian)），氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化范圍為0.255%~0.648%.由此可見，在(zai)0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)分(fen)數達到0.9%而不產生(sheng)嚴(yan)重(zhong)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)氣孔缺陷，是很難實(shi)現(xian)的(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)隨壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)變化規律(lv)如圖(tu)2-99所(suo)示，0.1MPa下，氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)隨壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)變化規律(lv)存在明(ming)顯的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)，“鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)”本質上是在固(gu)相(xiang)中奧氏體(ti)(ti)形(xing)成元(yuan)素(su)(su)質量(liang)分數(shu)較低的(de)(de)(de)情(qing)況下，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)δ在凝固(gu)初期析出，導(dao)(dao)致(zhi)體(ti)(ti)系氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)快速降(jiang)低的(de)(de)(de)現(xian)象；凝固(gu)過程中鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)出現(xian)會(hui)加(jia)(jia)劇局部氮(dan)析出的(de)(de)(de)趨(qu)勢，造(zao)成局部氮(dan)分布均勻性差等(deng)缺陷(xian)(xian)，更甚者會(hui)導(dao)(dao)致(zhi)大量(liang)氣(qi)孔缺陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)形(xing)成，進而影響后續加(jia)(jia)工(gong)工(gong)藝，大幅度(du)降(jiang)低了材料的(de)(de)(de)成材率。然而，隨著壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)減(jian)小，當壓(ya)(ya)力增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)(jing)完(wan)全消失，且在體(ti)(ti)系整個凝固(gu)過程中，氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)始終處于增(zeng)大的(de)(de)(de)趨(qu)勢。因此，對(dui)19Cr14MnxN而言，增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力能夠有效(xiao)地增(zeng)加(jia)(jia)體(ti)(ti)系氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)，避免鐵(tie)(tie)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)過程中氣(qi)孔缺陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)形(xing)成趨(qu)勢。
5. 元素(su)分(fen)配系(xi)數
凝固(gu)過程(cheng)中，合(he)金(jin)元素在(zai)固(gu)／液界面處發生質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數的(de)(de)(de)再分(fen)(fen)配，導致了(le)合(he)金(jin)元素在(zai)鑄錠內(nei)分(fen)(fen)布的(de)(de)(de)不均(jun)勻(yun)性，最終形成偏析。溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)再分(fen)(fen)配的(de)(de)(de)程(cheng)度通(tong)常(chang)采用(yong)溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)(fen)配系數ko進行表征，即(ji)平衡(heng)凝固(gu)過程(cheng)中固(gu)相中溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數Cs與液相中溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數CL之間比(bi)值：
對于二元(yuan)(yuan)合金(jin)(jin)體(ti)(ti)系，溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)配系數(shu)o通常(chang)可(ke)(ke)以(yi)由(you)相(xiang)(xiang)圖中(zhong)固／液相(xiang)(xiang)線(xian)斜率獲得；而對于多(duo)元(yuan)(yuan)合金(jin)(jin)體(ti)(ti)系，難以(yi)利用相(xiang)(xiang)圖進(jin)行計(ji)(ji)(ji)算，但可(ke)(ke)基于準確可(ke)(ke)靠的(de)熱(re)力學數(shu)據，利用溶(rong)質(zhi)(zhi)在(zai)固／液相(xiang)(xiang)中(zhong)化學位相(xiang)(xiang)等的(de)原理進(jin)行計(ji)(ji)(ji)算。由(you)于19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固時，固相(xiang)(xiang)轉變過程中(zhong)存在(zai)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ共存的(de)階段(duan)，因而結合凝(ning)固過程中(zhong)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)以(yi)及各相(xiang)(xiang)中(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)，采(cai)用式(shi)（2-177)可(ke)(ke)計(ji)(ji)(ji)算各元(yuan)(yuan)素(su)的(de)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)配系數(shu)，即
式(shi)中，k為(wei)(wei)元素(su)i的(de)(de)分(fen)配(pei)系數(shu)；ws和wy分(fen)別為(wei)(wei)鐵素(su)體相8和奧氏體相γ的(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)；Cs,i和Cy,;分(fen)別為(wei)(wei)元素(su)i在鐵素(su)體相8和奧氏體相γ中的(de)(de)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)。
在(zai)0.1MPa下的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)(gang)各(ge)元素(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化(hua)規律如圖(tu)2-100所(suo)示。固(gu)(gu)相(xiang)的(de)(de)相(xiang)組成由(you)單(dan)(dan)一鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ過渡到鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ共存時，各(ge)元素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化(hua)趨勢出現了(le)明顯的(de)(de)拐點，這主(zhu)要是由(you)于各(ge)元在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)差異較大(da)(da)。結合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)(gang)凝(ning)固(gu)(gu)時的(de)(de)相(xiang)變(bian)順序可(ke)知(zhi)，在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)初期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)為(wei)單(dan)(dan)一鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8,鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ中(zhong)(zhong)各(ge)元素(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)分(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(ning)固(gu)(gu)末期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)為(wei)單(dan)(dan)一奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ,奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)各(ge)元素(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)分(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)知(zhi)，碳、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅(gui)在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)大(da)(da)于鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8,因而，在(zai)發生L+8→γ轉變(bian)時，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8減(jian)少，奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ增(zeng)加，致(zhi)(zhi)使(shi)碳、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅(gui)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)隨著液(ye)相(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)逐(zhu)漸增(zeng)大(da)(da)。而對于鉬和(he)鉻，它們在(zai)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)小(xiao)于鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)8,導致(zhi)(zhi)鉬和(he)鉻的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)隨著液(ye)相(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而逐(zhu)漸減(jian)小(xiao)，如圖(tu)2-100所(suo)示。
在10MPa 和100MPa下，各元素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數隨液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化規律與(yu)0.1MPa的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)圖2-101所(suo)示。而(er)(er)(er)(er)在1000MPa下，除凝固(gu)初期(qi)（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數十分(fen)(fen)(fen)接近于(yu)(yu)(yu)1時(shi)(shi)）固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由(you)單一(yi)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8組成外，在后續凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)，由(you)于(yu)(yu)(yu)發(fa)生了共(gong)晶(jing)(jing)(jing)轉變(bian)(bian)L→y+8,固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)(liang)均隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)(er)(er)增(zeng)大(da)，因(yin)(yin)而(er)(er)(er)(er)各元素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數為平滑曲線，無明顯(xian)拐點(dian)出現(xian)，如(ru)圖2-101所(suo)示。此外，隨著(zhu)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，鉬(mu)和錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數均減小(xiao)，且錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)幅度(du)大(da)于(yu)(yu)(yu)鉬(mu)，因(yin)(yin)而(er)(er)(er)(er)壓力(li)有(you)利于(yu)(yu)(yu)枝晶(jing)(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鉬(mu)和錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)富集，進而(er)(er)(er)(er)加(jia)劇(ju)了鉬(mu)和錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)偏析(xi)(xi)，如(ru)圖2-102所(suo)示。對于(yu)(yu)(yu)元素(su)(su)碳、氮和鉻，元素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數隨著(zhu)壓增(zeng)加(jia)而(er)(er)(er)(er)增(zeng)大(da)，且始終小(xiao)于(yu)(yu)(yu)1,因(yin)(yin)而(er)(er)(er)(er)增(zeng)加(jia)壓力(li)有(you)助于(yu)(yu)(yu)緩解其(qi)在枝晶(jing)(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)富集，從而(er)(er)(er)(er)減輕(qing)碳、氮和鉻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)偏析(xi)(xi)。對于(yu)(yu)(yu)硅(gui)元素(su)(su)，壓力(li)一(yi)定時(shi)(shi)，凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)其(qi)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數從小(xiao)于(yu)(yu)(yu)1逐步(bu)向大(da)于(yu)(yu)(yu)1過渡，使(shi)得枝晶(jing)(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)呈(cheng)現(xian)出先(xian)增(zeng)大(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨勢；而(er)(er)(er)(er)當(dang)壓力(li)增(zeng)加(jia)到1000MPa時(shi)(shi)，整個凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)(xi)數始終大(da)于(yu)(yu)(yu)1,枝晶(jing)(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)(er)(er)減小(xiao)，進而(er)(er)(er)(er)導致枝晶(jing)(jing)(jing)界處貧硅(gui)，偏析(xi)(xi)加(jia)劇(ju)。
6. 元素擴散系數
擴散(san)是(shi)指晶體中原(yuan)子（或離(li)子）由熱運動產生(sheng)的(de)遷移過程(cheng)，合(he)金元素的(de)擴自始至終貫(guan)穿(chuan)金屬或者合(he)金發生(sheng)相變、組織轉變、結(jie)晶和再結(jie)晶等過程(cheng)。各元素的(de)擴散(san)系數D是(shi)體系的(de)動態性質(zhi)之(zhi)一，由菲(fei)克第(di)一定律可知，擴散(san)系數是(shi)元素在單(dan)位時間每(mei)單(dan)位濃度梯(ti)度的(de)條(tiao)件(jian)下沿擴散(san)方(fang)向垂直(zhi)通過單(dan)位面積的(de)質(zhi)量或物(wu)質(zhi)的(de)量，可由阿(a)倫尼(ni)烏斯(si)方(fang)程(cheng)進行描述，即(ji)
式(shi)(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，kb為(wei)玻爾茲曼常數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激活能(neng)；T為(wei)溫度(du)(du)；A為(wei)常數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。式(shi)(shi)（2-178)適(shi)用于所有(you)類型的(de)固態(tai)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)過程，不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)區別僅僅在(zai)于A和(he)ΔGm的(de)不(bu)(bu)同(tong)。從式(shi)(shi)（2-178)可以(yi)看(kan)出，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激活能(neng)ΔGm的(de)增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)而(er)減(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)；反之(zhi)，激活能(neng)ΔGm越(yue)(yue)小(xiao)(xiao)(xiao)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)越(yue)(yue)大(da)(da)(da)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)越(yue)(yue)容(rong)易。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼凝固過程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)各元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)壓力(li)下的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)如(ru)圖2-103所示。鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)i(i=碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)、鉬、鉻(ge)(ge)(ge)和(he)硅）的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)(da)1~2個數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)級(ji)，這主要是(shi)由于奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)晶胞（面心立方）的(de)致密度(du)(du)為(wei)0.74,大(da)(da)(da)于鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)晶胞（體(ti)(ti)(ti)心立方）的(de)致密度(du)(du)（0.68),而(er)致密度(du)(du)大(da)(da)(da)的(de)晶體(ti)(ti)(ti)結構中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，原(yuan)子擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)激活能(neng)較(jiao)(jiao)高，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)。此(ci)外，間隙原(yuan)子的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激活能(neng)均比(bi)置換原(yuan)子的(de)小(xiao)(xiao)(xiao)［145],因此(ci)元(yuan)(yuan)素(su)(su)碳(tan)和(he)氮(dan)無(wu)論在(zai)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)還(huan)是(shi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)錳(meng)、鉬、鉻(ge)(ge)(ge)和(he)硅的(de)大(da)(da)(da)2~3個數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)級(ji)，如(ru)圖2-103所示。同(tong)時隨著(zhu)壓力(li)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)，碳(tan)和(he)氮(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)變(bian)化量(liang)均大(da)(da)(da)于錳(meng)、鉬、鉻(ge)(ge)(ge)和(he)硅；增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)減(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)了(le)(le)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了(le)(le)氮(dan)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)；增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)減(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)了(le)(le)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，但增(zeng)(zeng)大(da)(da)(da)了(le)(le)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)(jia)速(su)了(le)(le)其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)。因此(ci)，增(zeng)(zeng)加(jia)(jia)壓力(li)對(dui)不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)同(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)影響不(bu)(bu)同(tong)，但總體(ti)(ti)(ti)來講(jiang)，壓力(li)對(dui)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)影響較(jiao)(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)，在(zai)100MPa以(yi)內可以(yi)忽略。
7. 晶粒(li)形核
a. 臨界(jie)形核(he)半徑(jing)
根據經典形(xing)核(he)理論可知，均質形(xing)核(he)過程中(zhong)臨形(xing)核(he)半徑r與相變驅動力(li)ΔGL→S,P之間的(de)關系(xi)為
在(zai)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)可由Thermo-Calc 熱(re)力(li)(li)學軟件進(jin)行計算，結果如圖2-104所示。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)的(de)變化規律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數基(ji)本(ben)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)。體(ti)(ti)(ti)系在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)隨(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數的(de)減小(xiao)(xiao)呈現出先(xian)增(zeng)大(da)后減小(xiao)(xiao)的(de)趨勢(shi)。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初期發(fa)生(sheng)L→8轉變，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)進(jin)行而不斷(duan)增(zeng)大(da)，直(zhi)至發(fa)生(sheng)L+8→γ轉變。此時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)達到峰(feng)值(zhi)，且壓力(li)(li)越大(da)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)的(de)峰(feng)值(zhi)越小(xiao)(xiao)，而達到峰(feng)值(zhi)時的(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數越大(da)，因此加壓有助于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)提前達到峰(feng)值(zhi)；隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)繼續進(jin)行，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)不斷(duan)減小(xiao)(xiao)，直(zhi)至鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消(xiao)失。而凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)壓力(li)(li)為1000MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)(dong)力(li)(li)在(zai)整(zheng)個(ge)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中呈持續增(zeng)大(da)的(de)趨勢(shi)。
相(xiang)(xiang)比(bi)之下(xia)，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還是(shi)(shi)L→8+y轉變(bian)，奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ作為(wei)生成(cheng)相(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)力變(bian)化呈單(dan)調性(xing)，均(jun)隨著壓力的(de)增(zeng)加而增(zeng)大。因此，增(zeng)加壓力有助于(yu)提(ti)升凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)相(xiang)(xiang)轉變(bian)趨(qu)勢(shi)，即均(jun)增(zeng)大了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)(xiang)轉變(bian)過(guo)程(cheng)(cheng)中生成(cheng)相(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)力，有利(li)于(yu)促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)進行(xing)，這(zhe)主要是(shi)(shi)因為(wei)鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)δ和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)比(bi)體(ti)積(ji)均(jun)小于(yu)液(ye)相(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不同壓力(li)下晶粒的(de)臨(lin)界形核半徑與相變(bian)驅動力(li)的(de)關系為
b. 形(xing)核率
單位體(ti)積液相在單位時間內所形(xing)成的晶(jing)核數目稱為形(xing)核率(lv)(lv)，經典形(xing)核理論給(gei)出了(le)形(xing)核率(lv)(lv)N與擴散激活能ΔGm和形(xing)核功ΔG*之間的關系，即
從(cong)式（2-185)中(zhong)可以看出(chu)，形(xing)核(he)功(gong)ΔG隨著(zhu)(zhu)相變(bian)驅動力(li)ΔGL→s,P的增(zeng)(zeng)(zeng)大而減小(xiao)，因此(ci)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)凝固壓(ya)(ya)力(li)有利于形(xing)核(he)功(gong)ΔG的降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)(zeng)(zeng)大形(xing)核(he)率N.此(ci)外，從(cong)壓(ya)(ya)力(li)對擴散系數的影響可以得出(chu)，隨著(zhu)(zhu)壓(ya)(ya)力(li)的增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，擴散激活(huo)能ΔGm的變(bian)化(hua)較(jiao)小(xiao)，在(zai)較(jiao)低壓(ya)(ya)力(li)下，擴散激活(huo)能ΔG的變(bian)化(hua)可以忽(hu)略。結合式（2-183)可知，加(jia)壓(ya)(ya)通過減小(xiao)形(xing)核(he)功(gong)ΔG,使得形(xing)核(he)率N呈指數增(zeng)(zeng)(zeng)長，達到(dao)細(xi)化(hua)晶粒(li)的效果。
8. 密度和熱(re)膨脹系數
密(mi)度(du)(du)(du)表(biao)示(shi)(shi)物質疏密(mi)程度(du)(du)(du)，H13密(mi)度(du)(du)(du)隨壓(ya)力(li)和(he)(he)(he)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化曲(qu)線如(ru)圖2-105所(suo)示(shi)(shi)。其中，點S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)(he)L2分(fen)(fen)別(bie)對(dui)應H13凝固過程中的(de)(de)(de)(de)相(xiang)變(bian)(bian)開始和(he)(he)(he)結束(shu)點；S1和(he)(he)(he)S2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下H13的(de)(de)(de)(de)固相(xiang)點；E1和(he)(he)(he)E2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下相(xiang)變(bian)(bian)L→γ開始點；B1和(he)(he)(he)B2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下相(xiang)變(bian)(bian)L+8→y開始點；L1和(he)(he)(he)L2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)表(biao)不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下相(xiang)變(bian)(bian)L→8開始點，即H13的(de)(de)(de)(de)凝固開始點；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa)和(he)(he)(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)示(shi)(shi)液(ye)相(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化曲(qu)線，相(xiang)應固相(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)隨溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化曲(qu)線分(fen)(fen)別(bie)如(ru)線S1So和(he)(he)(he)S2So所(suo)示(shi)(shi)。線L2Lo和(he)(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)(he)S1So相(xiang)互重合，表(biao)明壓(ya)力(li)從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)力(li)對(dui)固相(xiang)液(ye)相(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)以及熱(re)膨脹系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)影響幾乎(hu)可以忽(hu)略不(bu)(bu)計，熱(re)膨脹系(xi)數(shu)(shu)約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和2MPa)和S2L2(1000MPa)分(fen)別代表不(bu)同壓力下液(ye)、δ和γ混(hun)合(he)(he)相密(mi)度隨溫度的變化規律。當溫度一定時，壓力從0.1MPa 增加至1000MPa,混(hun)合(he)(he)相密(mi)度變化幅度較(jiao)大，其主(zhu)要原因如下：
a. 加壓提高(gao)了固（S1→S2)、液相(xiang)溫(wen)度（L→L2),使得凝(ning)固區間向(xiang)高(gao)溫(wen)區移動（S,L1S2L2),進而導致在溫(wen)度一定時(shi)，混合相(xiang)中固相(xiang)的體(ti)積分數增大，液相(xiang)體(ti)積分數相(xiang)應(ying)減(jian)小。
b. 混合相(xiang)(xiang)中，固相(xiang)(xiang)密度(du)（8和γ)大(da)于液相(xiang)(xiang)密度(du)，且隨壓力的(de)變化幅(fu)度(du)較小。
此外，凝固(gu)過(guo)程中（S1L1和S2L2),密(mi)度(du)的波動(dong)主要由(you)相變(bian)（L→y;L+δ→Y和L→8)導致各相體積分數變(bian)化所(suo)導致。
9. 焓、凝固(gu)潛熱以及(ji)比熱
焓為熱力學中(zhong)表示物質(zhi)系統能(neng)量狀(zhuang)態的一個狀(zhuang)態參數(shu)，每千克物質(zhi)的焓為比焓，即
式中(zhong)，h為(wei)比(bi)焓(han)；m為(wei)質量；U為(wei)內能；P為(wei)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)；V為(wei)體積。由式（2-186)可知，當內能和(he)質量一定時(shi)(shi)(shi)，比(bi)焓(han)h與PV成正比(bi)。當壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)小于(yu)1000MPa時(shi)(shi)(shi)，加壓(ya)(ya)對(dui)液相和(he)固相密度(du)的(de)影響幾乎可以忽略不(bu)計，因而對(dui)體積的(de)影響微乎其微。那(nei)么，比(bi)焓(han)主(zhu)要(yao)受壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)影響，當壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加至1000MPa時(shi)(shi)(shi)，比(bi)焓(han)明顯增(zeng)大(da)，但當壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)低于(yu)2MPa時(shi)(shi)(shi)，比(bi)焓(han)幾乎保持(chi)不(bu)變，如圖(tu)2-106所示。在(zai)凝固過程中(zhong)（L1S1和(he)L2S2),當溫度(du)一定時(shi)(shi)(shi)，H13整(zheng)個(ge)熱力(li)(li)(li)學(xue)體系(xi)的(de)比(bi)焓(han)隨(sui)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)變化(hua)趨勢(shi)非常(chang)復(fu)雜(za)，主(zhu)要(yao)原因如下：
a. 凝(ning)固(gu)過程中存在凝(ning)固(gu)潛熱的釋(shi)放(fang)，且潛熱釋(shi)放(fang)與固(gu)相體積(ji)分數直接相關。
b. 當溫度(du)一定時，固相(xiang)體積分數隨(sui)不(bu)同壓力(li)的變化而變化。
根(gen)據比(bi)焓隨溫度(du)的變化(hua)(hua)曲線，可得H13的凝固潛熱為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)焓溫度(du)變化(hua)(hua)曲線的斜率可得，液、固相(xiang)比(bi)熱分比(bi)為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓力低于(yu)1000MPa時，凝固潛熱，液、固相(xiang)比(bi)熱隨壓力的變化(hua)(hua)均可忽略不計(ji)，如圖2-106所示。
