在(zai)加壓(ya)(ya)冶煉(lian)過(guo)程(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的控(kong)制(zhi)對(dui)保障高(gao)氮鋼具(ju)備致(zhi)密的宏(hong)觀(guan)組織和(he)優異性能尤為重要。目(mu)前，經證(zheng)實，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要通過(guo)兩種(zhong)方(fang)式對(dui)凝(ning)固過(guo)程(cheng)和(he)組織產(chan)生(sheng)(sheng)影響(xiang)(xiang)：一(yi)種(zhong)方(fang)式是(shi)宏(hong)觀(guan)尺度(du)上機械(xie)作(zuo)用導致(zhi)的物理變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)，如改(gai)變(bian)(bian)(bian)(bian)鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型間(jian)的熱(re)(re)交(jiao)換、冷卻(que)速率(lv)(lv)(lv)以及充型過(guo)程(cheng)的控(kong)制(zhi)等，另一(yi)種(zhong)方(fang)式是(shi)微觀(guan)尺度(du)上的熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)變(bian)(bian)(bian)(bian)化(hua)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)作(zuo)為基本(ben)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)之(zhi)一(yi)，對(dui)有氣相(xiang)(xiang)參(can)與的冶金(jin)(jin)反應和(he)凝(ning)固過(guo)程(cheng)具(ju)有十分重要的影響(xiang)(xiang)；增加壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)提高(gao)冶金(jin)(jin)反應速率(lv)(lv)(lv)的同(tong)時，能夠顯著增加鋼液中(zhong)氮、鈣和(he)鎂的溶(rong)解度(du)，提高(gao)其(qi)收(shou)得率(lv)(lv)(lv)，進而充分發(fa)揮其(qi)凈(jing)化(hua)鋼液或(huo)合金(jin)(jin)化(hua)作(zuo)用；在(zai)低壓(ya)(ya)凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)相(xiang)(xiang)圖、凝(ning)固熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)的影響(xiang)(xiang)可以忽略不計，但在(zai)高(gao)壓(ya)(ya)下，相(xiang)(xiang)圖、凝(ning)固熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)隨之(zhi)發(fa)生(sheng)(sheng)改(gai)變(bian)(bian)(bian)(bian)，進而改(gai)變(bian)(bian)(bian)(bian)常規(gui)條件下的凝(ning)固模式，從而有利于一(yi)些(xie)新相(xiang)(xiang)或(huo)新材料結構的生(sheng)(sheng)成。
壓力(li)(li)(li)對材料組(zu)織和(he)性能的(de)(de)影(ying)響(xiang)已經(jing)(jing)引起(qi)了廣泛關(guan)注，自(zi)諾貝爾獎獲得者(zhe)Bridgman 開展相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)以來,材料熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)隨壓力(li)(li)(li)的(de)(de)變化規律就已經(jing)(jing)得到了大量(liang)研(yan)究(jiu),這(zhe)些(xie)研(yan)究(jiu)主(zhu)(zhu)要采用相(xiang)圖(tu)計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)(de)方式完(wan)成(cheng)(cheng)，且主(zhu)(zhu)要集(ji)中在有色金(jin)屬合金(jin)材料方面，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)Cd-Zn等(deng);所(suo)研(yan)究(jiu)的(de)(de)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)主(zhu)(zhu)要包括(kuo)相(xiang)圖(tu)、摩爾體積、共(gong)(gong)晶(jing)溫度、初(chu)始轉變相(xiang)類型、共(gong)(gong)晶(jing)點成(cheng)(cheng)分、晶(jing)粒(li)形(xing)核以及擴散系數(shu)等(deng)方面。研(yan)究(jiu)表明(ming)，高(gao)壓下(xia)(xia)（數(shu)量(liang)級約為10GPa)的(de)(de)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參(can)數(shu)與常(chang)壓下(xia)(xia)存在明(ming)顯差異(yi),而這(zhe)些(xie)差異(yi)有助于闡明(ming)壓力(li)(li)(li)對組(zu)織的(de)(de)影(ying)響(xiang)機理。
同(tong)樣，在(zai)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)影響(xiang)鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)熱(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)方(fang)(fang)面(mian)，有研究人(ren)員初步探討了鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)材(cai)料在(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下(xia)的(de)(de)相(xiang)(xiang)轉變(bian)、固(gu)(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)線溫度和(he)(he)擴(kuo)散系(xi)(xi)(xi)數(shu)等。所選體(ti)系(xi)(xi)(xi)有Fe-C和(he)(he)Fe-Mn-C(高(gao)(gao)錳鋼(gang)(gang)）等。高(gao)(gao)壓(ya)(ya)下(xia)的(de)(de)Fe-C相(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨著壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)增(zeng)大(da)，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)α和(he)(he)δ區域不斷(duan)減小，奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)γ區域不斷(duan)增(zeng)大(da)，當壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)增(zeng)加(jia)至2000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)α和(he)(he)8區域幾乎消失。但與(yu)有色金屬方(fang)(fang)面(mian)相(xiang)(xiang)比，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)材(cai)料的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)組成、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)方(fang)(fang)面(mian)的(de)(de)研究依然(ran)十分(fen)(fen)貧(pin)瘠。本節(jie)將以含氮鋼(gang)(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)H13分(fen)(fen)別討論，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對凝(ning)固(gu)(gu)過程中相(xiang)(xiang)變(bian)、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)（相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)、凝(ning)固(gu)(gu)模式、固(gu)(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)線、體(ti)系(xi)(xi)(xi)氮溶解度、相(xiang)(xiang)變(bian)驅動力(li)(li)(li)(li)和(he)(he)分(fen)(fen)配系(xi)(xi)(xi)數(shu)等）和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)（擴(kuo)散系(xi)(xi)(xi)數(shu)）的(de)(de)影響(xiang)規(gui)律，從而系(xi)(xi)(xi)統論述壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)材(cai)料凝(ning)固(gu)(gu)熱(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)的(de)(de)影響(xiang)規(gui)律。
1. 凝固相變(bian)
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)是(shi)用來(lai)表(biao)征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系(xi)統的(de)(de)(de)組成與熱(re)力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)（如(ru)溫度和(he)(he)(he)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)）之間(jian)(jian)關系(xi)的(de)(de)(de)一種圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)形，它可以(yi)(yi)提(ti)供(gong)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)和(he)(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關熱(re)力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)關系(xi)，這些熱(re)力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)包含(han)了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變溫度和(he)(he)(he)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)平衡分(fen)(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)是(shi)探討(tao)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)熱(re)力(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)影(ying)響規律的(de)(de)(de)基礎(chu)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在0.1MPa 下隨氮(dan)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變化的(de)(de)(de)垂直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變的(de)(de)(de)區(qu)(qu)域如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-91(a)所(suo)示。圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存在七個(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)為三(san)(san)個(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)個(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)8+γ;一個(ge)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存區(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存區(qu)(qu)L+8+γ是(shi)一個(ge)曲(qu)(qu)邊(bian)(bian)三(san)(san)角形，三(san)(san)個(ge)頂點（A、B和(he)(he)(he)C)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)與三(san)(san)個(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且居中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于(yu)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)下方。根據曲(qu)(qu)邊(bian)(bian)三(san)(san)角形的(de)(de)(de)判(pan)定原則［137,三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)內發生了(le)包晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)個(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)發生了(le)L→8、L→y和(he)(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)(he)100MPa下，隨氮(dan)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變化的(de)(de)(de)垂直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)（c)所(suo)示，對(dui)比可以(yi)(yi)看出(chu)，10MPa和(he)(he)(he)100MPa下相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)數(shu)(shu)量(liang)(liang)和(he)(he)(he)類型(xing)與0.1MPa的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下，隨氮(dan)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變化的(de)(de)(de)垂直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存在兩個(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)消失，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(d)所(suo)示。
相(xiang)圖中三(san)相(xiang)共存(cun)區 L+8+y 隨壓力的(de)變(bian)化規律(lv)如圖2-93所(suo)示，在(zai)0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)1000MPa下，A點的(de)坐標(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)坐標(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)坐標(biao)分別(bie)為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)（0.901%,1666.65K).隨著壓力的(de)增(zeng)加，A和(he)C點向(xiang)(xiang)低氮區移(yi)動，B點向(xiang)(xiang)高氮區移(yi)動，整個區域向(xiang)(xiang)高溫區移(yi)動，且三(san)相(xiang)共存(cun)區L+8+y呈增(zeng)大(da)趨勢，曲邊三(san)角(jiao)形(xing)的(de)形(xing)狀(zhuang)逐漸(jian)由(you)“?”向(xiang)(xiang)“Δ”轉變(bian)［137],相(xiang)轉變(bian)方式(shi)逐步由(you)包(bao)晶(jing)(jing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)（L+δ→y)向(xiang)(xiang)共晶(jing)(jing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)（L→8+y)過(guo)渡(du)，即當壓力分別(bie)為(wei)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa時，凝固過(guo)程(cheng)為(wei)包(bao)晶(jing)(jing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)，而(er)1000MPa時為(wei)共晶(jing)(jing)反(fan)(fan)應(ying)(ying)。
為(wei)了進一步說明壓(ya)力對凝固過程(cheng)(cheng)中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)影響規律，19Cr14Mn0.9N 含(han)氮鋼凝固過程(cheng)(cheng)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)和奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數隨(sui)(sui)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)變化規律如圖(tu)2-94所示。在0.1MPa、10MPa和100MPa下凝固時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數呈現(xian)出(chu)先(xian)增(zeng)大后減(jian)小(xiao)的(de)趨勢，拐(guai)點分(fen)別(bie)為(wei)P1、P2和P3,如圖(tu)2-94(a)所示；而(er)(er)(er)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈現(xian)出(chu)連(lian)續(xu)增(zeng)大的(de)趨勢。在0.1MPa、10MPa和100MPa下鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數變化拐(guai)點P1、P2和P3的(de)溫度分(fen)別(bie)與奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現(xian)位置(zhi)Q1、Q2和Q3的(de)溫度相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，如圖(tu)2-94(b)所示。當高于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和P3(Q3)的(de)溫度時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數隨(sui)(sui)著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)增(zeng)加，此時(shi)無奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現(xian)，即(ji)(ji)發生(sheng)液(ye)(ye)固轉(zhuan)變（L→8);當低于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和P3(Q3)的(de)溫度時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數隨(sui)(sui)著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)減(jian)小(xiao)，而(er)(er)(er)奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)加，即(ji)(ji)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)(sui)著奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)形成逐(zhu)漸消失，發生(sheng)包(bao)晶反應（L+8→y);而(er)(er)(er)1000MPa下，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數均隨(sui)(sui)著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數的(de)減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)逐(zhu)步增(zeng)大，直至凝固結束，表明鐵(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧(ao)(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同(tong)時(shi)從液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析出(chu)，即(ji)(ji)凝固過程(cheng)(cheng)發生(sheng)共晶反應（L→8+y).這也(ye)證明了隨(sui)(sui)著壓(ya)力的(de)增(zeng)加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變方式(shi)逐(zhu)漸由包(bao)晶反應（L+8→y)向共晶反應（L→8+y)過渡。
19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過(guo)程中鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)隨(sui)壓(ya)力的變(bian)化規律如圖2-95所(suo)示。當壓(ya)力從0.1MPa增加(jia)(jia)到100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)變(bian)化較小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)整(zheng)體向(xiang)高溫端移動(dong)，鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)8形成區(qu)域逐漸減小；當壓(ya)力進一步增加(jia)(jia)到1000MPa時，鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)幾(ji)乎從隨(sui)氮質量分數變(bian)化的垂直截面相(xiang)(xiang)(xiang)圖中消失，如圖2-95(a)所(suo)示，即增加(jia)(jia)壓(ya)力有助(zhu)于(yu)鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)δ的消失［138].而對于(yu)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ,隨(sui)著壓(ya)力的增加(jia)(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)向(xiang)高溫段移動(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)整(zheng)體向(xiang)高氮區(qu)移動(dong)，整(zheng)個區(qu)域呈增大趨勢，如圖2-95(b)所(suo)示。
2. 凝固模式
不銹鋼(gang)(gang)的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)根據凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種類(lei)(lei)和相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)類(lei)(lei)型通常分(fen)(fen)為(wei)四類(lei)(lei)。①F型：L→L+8→8→8+y;②FA型：L→L+8→L+8+Y→8+y;③AF型：L→L+Y→L+y+δ→8+y;④A型：L→L+y→y.凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)主要受合(he)金成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)和凝(ning)(ning)固(gu)(gu)條(tiao)件(jian)的(de)影響，在(zai)(zai)(zai)合(he)金成(cheng)(cheng)(cheng)分(fen)(fen)一(yi)定(ding)的(de)情況下(xia)，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)主要由凝(ning)(ning)固(gu)(gu)條(tiao)件(jian)決定(ding)。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)不同(tong)壓力下(xia)的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序(xu)，如圖2-96所示，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)(gang)在(zai)(zai)(zai)各壓力下(xia)的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)均為(wei)FA型。以0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程為(wei)例，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程分(fen)(fen)為(wei)三個階段(duan)，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初期(qi)，發生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)反應；當固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數升至0.05左(zuo)右時(shi)，發生包(bao)晶反應（L+δ→y),奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成(cheng)(cheng)(cheng)，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減(jian)少，此時(shi)體(ti)(ti)系中固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由8和γ共同(tong)組成(cheng)(cheng)(cheng)；在(zai)(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)末期(qi)，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消(xiao)失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直接轉(zhuan)變(bian)為(wei)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束后(hou)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一(yi)的(de)奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下(xia)19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼(gang)(gang)的(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序(xu)為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在(zai)10MPa、100MPa和(he)1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)固相變順(shun)序(xu)可知，當壓(ya)力從0.1MPa增(zeng)加到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼的(de)凝(ning)固模式依舊為FA型。然而，當壓(ya)力達到(dao)1000MPa時，凝(ning)固過(guo)程中包(bao)晶反應（L+8→y)轉變為共(gong)晶反應（L→8+y),其相轉變順(shun)序(xu)發(fa)生明顯變化，如圖2-96所示。1000MPa下凝(ning)固相變順(shun)序(xu)可歸結為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當(dang)壓(ya)(ya)力(li)逐漸(jian)由(you)(you)0.1MPa增加至(zhi)1000MPa時(shi)，L→8相(xiang)(xiang)轉變(bian)的(de)溫度區間由(you)(you)3.86K降(jiang)至(zhi)0.079K,奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ形成(cheng)時(shi)的(de)固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數由(you)(you)0.05降(jiang)至(zhi)0.00075（圖2-96),同時(shi)相(xiang)(xiang)圖中C點（圖2-93)氮質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數由(you)(you)0.934%降(jiang)低(di)至(zhi)0.901%,固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數十(shi)分(fen)(fen)逼近本體氮質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)數0.9%,即L→8相(xiang)(xiang)轉變(bian)區間基本消失。因此，隨(sui)著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)的(de)增加，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)凝(ning)固(gu)模式呈(cheng)現由(you)(you)FA型向A型轉變(bian)的(de)趨勢，這主要是由(you)(you)于(yu)增加壓(ya)(ya)力(li)有助于(yu)比體積小的(de)相(xiang)(xiang)形成(cheng)（γ相(xiang)(xiang)的(de)比體積小于(yu)8相(xiang)(xiang)）,即加壓(ya)(ya)抑制了(le)8相(xiang)(xiang)的(de)形成(cheng)，使凝(ning)固(gu)模式發生改(gai)變(bian)。
3. 固／液(ye)相線
凝固存在(zai)凝固潛熱(re)的釋放和體積的收縮，屬于一級相變，因而可以采(cai)用克拉佩龍方程(cheng)來描述壓力與相變溫度之間的關系，即
4. 氮溶解(jie)度
溫(wen)(wen)度(du)是影響(xiang)合金體(ti)系氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要因素(su)之一(yi)。從圖2-98中可(ke)以看出，隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低，19Cr14MnxN 凝(ning)(ning)固(gu)過程中氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)逐漸升高，直(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)降(jiang)至液相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)（凝(ning)(ning)固(gu)初期）時達(da)(da)到(dao)一(yi)個峰值（A點(dian)(dian)(dian)）。隨著凝(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)進行，發(fa)生(sheng)L→8液固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)較小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形成，導致了體(ti)系的(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)迅速降(jiang)低，直(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)降(jiang)至奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ析出點(dian)(dian)(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變(bian)點(dian)(dian)(dian)），此時體(ti)系氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)最小(xiao)(xiao)（B點(dian)(dian)(dian)），即出現“鐵素(su)體(ti)阱(jing)（ferrite trap)”［140],如圖2-99所(suo)示。隨著凝(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)繼續進行，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)質量分數減小(xiao)(xiao)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)較大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)應地增(zeng)加(jia)，體(ti)系氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)又逐步增(zeng)大(da)(da)，直(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)度(du)降(jiang)至固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)（凝(ning)(ning)固(gu)結(jie)束，即C點(dian)(dian)(dian)）。凝(ning)(ning)固(gu)結(jie)束后，隨著溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)繼續降(jiang)低，體(ti)系氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)將(jiang)繼續增(zeng)大(da)(da)，這主要是由體(ti)系發(fa)生(sheng)固(gu)固(gu)轉(zhuan)變(bian)δ→y(C和(he)D點(dian)(dian)(dian)之間）和(he)奧氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)隨著溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低而增(zeng)加(jia)（D和(he)E點(dian)(dian)(dian)之間）兩方(fang)面原因所(suo)導致的(de)(de)(de)(de)(de)。此外，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)在(zai)C和(he)D點(dian)(dian)(dian)之間的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)長速率明(ming)顯大(da)(da)于(yu)D和(he)E點(dian)(dian)(dian)之間，這主要歸因于(yu)C和(he)D點(dian)(dian)(dian)之間貧(pin)氮(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)（鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)(de)消失(shi)加(jia)速了體(ti)系氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)長。在(zai)整個凝(ning)(ning)固(gu)過程中（A和(he)C點(dian)(dian)(dian)之間），氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化范圍為0.255%~0.648%.由此可(ke)見，在(zai)0.1MPa下(xia)，19Cr14Mn鋼中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)質量分數達(da)(da)到(dao)0.9%而不產生(sheng)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)氣孔(kong)缺(que)陷，是很難實現的(de)(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)19Cr14MnxN氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)隨壓力(li)的(de)(de)變化規律(lv)如圖2-99所示，0.1MPa下(xia)，氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)隨壓力(li)的(de)(de)變化規律(lv)存在(zai)明顯(xian)的(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱，“鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱”本質上是(shi)在(zai)固相(xiang)中(zhong)(zhong)奧氏體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)元素(su)質量分(fen)數較低(di)的(de)(de)情況下(xia)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ在(zai)凝(ning)(ning)固初期析(xi)出，導致體(ti)(ti)(ti)系氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)快速(su)降低(di)的(de)(de)現象(xiang)；凝(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)(zhong)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱的(de)(de)出現會加(jia)劇局部氮(dan)(dan)析(xi)出的(de)(de)趨勢(shi)(shi)，造成(cheng)(cheng)局部氮(dan)(dan)分(fen)布均勻(yun)性差等缺(que)(que)陷，更甚(shen)者(zhe)會導致大量氣孔缺(que)(que)陷的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)，進而(er)(er)影響后續加(jia)工工藝，大幅度(du)(du)(du)降低(di)了材(cai)料的(de)(de)成(cheng)(cheng)材(cai)率。然而(er)(er)，隨著壓力(li)的(de)(de)增加(jia)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱減小(xiao)，當壓力(li)增加(jia)到1MPa時，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱完(wan)全消失(shi)，且在(zai)體(ti)(ti)(ti)系整個(ge)凝(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)(zhong)，氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)始(shi)終處于增大的(de)(de)趨勢(shi)(shi)。因此，對(dui)19Cr14MnxN而(er)(er)言，增加(jia)壓力(li)能夠有效地(di)增加(jia)體(ti)(ti)(ti)系氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)，避免鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)，從而(er)(er)減小(xiao)了凝(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)(zhong)氣孔缺(que)(que)陷的(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)(cheng)趨勢(shi)(shi)。
5. 元素分配系(xi)數
凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)，合金元素(su)在(zai)固(gu)／液界(jie)面處(chu)發生(sheng)質(zhi)(zhi)(zhi)量分數的再分配(pei)(pei)，導致了合金元素(su)在(zai)鑄錠(ding)內(nei)分布的不均(jun)勻性，最終形成偏(pian)析(xi)。溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)再分配(pei)(pei)的程(cheng)度通常采用溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)分配(pei)(pei)系數ko進行表征，即(ji)平(ping)衡凝(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)固(gu)相中(zhong)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的質(zhi)(zhi)(zhi)量分數Cs與液相中(zhong)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的質(zhi)(zhi)(zhi)量分數CL之間(jian)比值(zhi)：
對于(yu)(yu)二元(yuan)合金體系(xi)，溶質分配系(xi)數o通(tong)常可以由相(xiang)圖中固／液(ye)相(xiang)線斜(xie)率獲得；而(er)對于(yu)(yu)多元(yuan)合金體系(xi)，難以利(li)用(yong)相(xiang)圖進行(xing)計算(suan)，但可基于(yu)(yu)準確可靠的(de)(de)熱力學數據，利(li)用(yong)溶質在固／液(ye)相(xiang)中化學位相(xiang)等的(de)(de)原理進行(xing)計算(suan)。由于(yu)(yu)19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝固時，固相(xiang)轉變(bian)過(guo)程(cheng)中存(cun)在鐵素(su)體相(xiang)8和(he)奧氏體相(xiang)γ共(gong)存(cun)的(de)(de)階(jie)段，因而(er)結合凝固過(guo)程(cheng)中相(xiang)質量(liang)分數以及各(ge)相(xiang)中元(yuan)素(su)質量(liang)分數，采用(yong)式（2-177)可計算(suan)各(ge)元(yuan)素(su)的(de)(de)溶質分配系(xi)數，即
式中(zhong)(zhong)，k為(wei)元(yuan)素i的(de)(de)分(fen)配系(xi)數；ws和wy分(fen)別(bie)為(wei)鐵(tie)(tie)素體相(xiang)8和奧氏(shi)體相(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)量分(fen)數；Cs,i和Cy,;分(fen)別(bie)為(wei)元(yuan)素i在鐵(tie)(tie)素體相(xiang)8和奧氏(shi)體相(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)質(zhi)量分(fen)數。
在(zai)0.1MPa下的(de)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼(gang)各元(yuan)素(su)(su)溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)變(bian)(bian)化(hua)規律如(ru)圖2-100所(suo)示。固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由單(dan)(dan)(dan)一鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共(gong)存時(shi)，各元(yuan)素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)變(bian)(bian)化(hua)趨勢出現了明顯的(de)拐點，這(zhe)主要是由于(yu)(yu)各元(yuan)在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)差(cha)異較(jiao)大。結合19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼(gang)凝(ning)固(gu)(gu)時(shi)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)順序可知，在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)初期，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單(dan)(dan)(dan)一鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各元(yuan)素(su)(su)溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別為(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，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單(dan)(dan)(dan)一奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各元(yuan)素(su)(su)溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別為(wei)：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由此可知，碳、氮(dan)、錳和(he)硅在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)大于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而，在(zai)發(fa)生(sheng)L+8→γ轉變(bian)(bian)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減少，奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增加，致(zhi)使碳、氮(dan)、錳和(he)硅的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)減小(xiao)逐漸(jian)增大。而對于(yu)(yu)鉬和(he)鉻，它們在(zai)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)小(xiao)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)鉬和(he)鉻的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)減小(xiao)而逐漸(jian)減小(xiao)，如(ru)圖2-100所(suo)示。
在(zai)10MPa 和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)，各元(yuan)(yuan)素(su)分(fen)(fen)配系數(shu)(shu)(shu)隨(sui)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)數(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)(xiang)同，如(ru)圖(tu)2-101所示(shi)(shi)。而(er)在(zai)1000MPa下(xia)，除凝(ning)固(gu)(gu)初期(qi)（液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)十(shi)分(fen)(fen)接近于(yu)(yu)1時(shi)）固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由單一鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8組成外，在(zai)后續凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)，由于(yu)(yu)發生了共晶轉(zhuan)變L→y+8,固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)量均隨(sui)著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)(xiao)而(er)增大(da)，因(yin)而(er)各元(yuan)(yuan)素(su)分(fen)(fen)配系數(shu)(shu)(shu)為平滑曲線，無明顯拐(guai)點出(chu)現，如(ru)圖(tu)2-101所示(shi)(shi)。此外，隨(sui)著壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)增加(jia)，鉬(mu)(mu)和(he)(he)(he)(he)錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)配系數(shu)(shu)(shu)均減小(xiao)(xiao)，且錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)減小(xiao)(xiao)幅度大(da)于(yu)(yu)鉬(mu)(mu)，因(yin)而(er)壓(ya)(ya)力有(you)利于(yu)(yu)枝(zhi)晶間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鉬(mu)(mu)和(he)(he)(he)(he)錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)富集，進而(er)加(jia)劇了鉬(mu)(mu)和(he)(he)(he)(he)錳(meng)(meng)的(de)(de)(de)微觀偏析(xi)，如(ru)圖(tu)2-102所示(shi)(shi)。對于(yu)(yu)元(yuan)(yuan)素(su)碳(tan)、氮和(he)(he)(he)(he)鉻，元(yuan)(yuan)素(su)分(fen)(fen)配系數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著壓(ya)(ya)增加(jia)而(er)增大(da)，且始終小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)1,因(yin)而(er)增加(jia)壓(ya)(ya)力有(you)助于(yu)(yu)緩解其(qi)在(zai)枝(zhi)晶間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)富集，從而(er)減輕碳(tan)、氮和(he)(he)(he)(he)鉻的(de)(de)(de)微觀偏析(xi)。對于(yu)(yu)硅(gui)(gui)元(yuan)(yuan)素(su)，壓(ya)(ya)力一定時(shi)，凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)其(qi)分(fen)(fen)配系數(shu)(shu)(shu)從小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)1逐步向大(da)于(yu)(yu)1過渡，使得枝(zhi)晶間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)濃(nong)度呈現出(chu)先(xian)增大(da)后減小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)趨(qu)勢；而(er)當壓(ya)(ya)力增加(jia)到(dao)1000MPa時(shi)，整個凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)配系數(shu)(shu)(shu)始終大(da)于(yu)(yu)1,枝(zhi)晶間液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)(de)濃(nong)度隨(sui)著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)(xiao)而(er)減小(xiao)(xiao)，進而(er)導致枝(zhi)晶界處貧硅(gui)(gui)，偏析(xi)加(jia)劇。
6. 元素擴散系數
擴(kuo)散(san)是指晶(jing)體中原子（或離子）由熱運動產生(sheng)的遷(qian)移過(guo)程(cheng)，合金元素(su)(su)的擴(kuo)自(zi)始至終貫(guan)穿金屬或者合金發生(sheng)相變(bian)、組織轉(zhuan)變(bian)、結晶(jing)和(he)再(zai)結晶(jing)等過(guo)程(cheng)。各元素(su)(su)的擴(kuo)散(san)系(xi)數(shu)D是體系(xi)的動態性質之(zhi)一，由菲(fei)克(ke)第一定律可(ke)知，擴(kuo)散(san)系(xi)數(shu)是元素(su)(su)在單位(wei)(wei)時(shi)間每單位(wei)(wei)濃度(du)梯(ti)度(du)的條件(jian)下沿擴(kuo)散(san)方向垂直(zhi)通過(guo)單位(wei)(wei)面(mian)積的質量或物質的量，可(ke)由阿倫尼烏斯方程(cheng)進(jin)行描述，即(ji)
式中，kb為玻爾茲曼常數(shu)；ΔGm為擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)(ji)(ji)活能(neng)(neng)；T為溫度(du)；A為常數(shu)。式（2-178)適用于所(suo)有類型(xing)的(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)過(guo)程，不(bu)同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)區別僅(jin)僅(jin)在(zai)于A和(he)(he)(he)ΔGm的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)。從(cong)式（2-178)可以(yi)看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)隨(sui)著(zhu)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)(ji)(ji)活能(neng)(neng)ΔGm的(de)(de)(de)增大(da)(da)(da)而(er)減小(xiao)；反之，激(ji)(ji)(ji)活能(neng)(neng)ΔGm越(yue)小(xiao)，元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)越(yue)大(da)(da)(da)，元(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)越(yue)容易。19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝固過(guo)程中鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中各元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)不(bu)同(tong)壓力(li)(li)下(xia)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)如圖(tu)2-103所(suo)示。鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中元(yuan)素(su)(su)(su)i(i=碳(tan)、氮、錳、鉬(mu)、鉻和(he)(he)(he)硅）的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)均(jun)比(bi)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中大(da)(da)(da)1~2個(ge)數(shu)量級(ji)(ji)，這主要是由于奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶胞(bao)（面(mian)心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)致密度(du)為0.74,大(da)(da)(da)于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶胞(bao)（體(ti)(ti)(ti)(ti)心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)致密度(du)（0.68),而(er)致密度(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)(ti)(ti)結(jie)構中，原子(zi)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)激(ji)(ji)(ji)活能(neng)(neng)較高，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)較小(xiao)。此外，間隙原子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)(ji)(ji)活能(neng)(neng)均(jun)比(bi)置換原子(zi)的(de)(de)(de)小(xiao)［145],因此元(yuan)素(su)(su)(su)碳(tan)和(he)(he)(he)氮無論在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)還是奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)均(jun)比(bi)元(yuan)素(su)(su)(su)錳、鉬(mu)、鉻和(he)(he)(he)硅的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)2~3個(ge)數(shu)量級(ji)(ji)，如圖(tu)2-103所(suo)示。同(tong)時(shi)隨(sui)著(zhu)壓力(li)(li)的(de)(de)(de)增加(jia)，碳(tan)和(he)(he)(he)氮擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)變化(hua)量均(jun)大(da)(da)(da)于錳、鉬(mu)、鉻和(he)(he)(he)硅；增加(jia)壓力(li)(li)減小(xiao)了(le)(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中氮的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，抑制了(le)(le)氮的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)；增加(jia)壓力(li)(li)減小(xiao)了(le)(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，但增大(da)(da)(da)了(le)(le)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，加(jia)速(su)了(le)(le)其中碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)。因此，增加(jia)壓力(li)(li)對不(bu)同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)不(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)中擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)不(bu)同(tong)，但總體(ti)(ti)(ti)(ti)來講，壓力(li)(li)對擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)較小(xiao)，在(zai)100MPa以(yi)內可以(yi)忽略。
7. 晶(jing)粒形核
a. 臨界(jie)形核半徑
根據經(jing)典形(xing)核理論可知(zhi)，均質形(xing)核過程中臨(lin)形(xing)核半徑r與相變驅動力ΔGL→S,P之間(jian)的關系(xi)為
在19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)可(ke)由Thermo-Calc 熱(re)力(li)學軟件(jian)進行(xing)計算，結果(guo)如(ru)圖2-104所示。凝固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化規律與(yu)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)系在0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa下凝固(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減小呈現出先(xian)增大(da)(da)后減小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)(qu)勢。凝固(gu)初(chu)期發(fa)生(sheng)L→8轉變(bian)(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)隨(sui)(sui)著凝固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行(xing)而(er)不(bu)(bu)斷(duan)增大(da)(da)，直至發(fa)生(sheng)L+8→γ轉變(bian)(bian)(bian)。此時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)達(da)到(dao)(dao)(dao)峰值，且壓(ya)力(li)越(yue)大(da)(da)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰值越(yue)小，而(er)達(da)到(dao)(dao)(dao)峰值時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)數越(yue)大(da)(da)，因此加壓(ya)有助于鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)提前達(da)到(dao)(dao)(dao)峰值；隨(sui)(sui)著凝固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續進行(xing)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步(bu)向奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)(bian)(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)不(bu)(bu)斷(duan)減小，直至鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而(er)凝固(gu)壓(ya)力(li)為1000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)在整個凝固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)呈持(chi)續增大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)(qu)勢。
相比之下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)凝固過(guo)程(cheng)(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還是(shi)L→8+y轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)，奧(ao)氏(shi)體(ti)相γ作為生(sheng)(sheng)成相，其相變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)變(bian)(bian)(bian)化(hua)呈單(dan)調性，均(jun)隨著壓力(li)的(de)增加(jia)而增大(da)。因(yin)此(ci)，增加(jia)壓力(li)有助于提升凝固過(guo)程(cheng)(cheng)相轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)趨勢，即均(jun)增大(da)了L→8、L→γ以及L+8→y相轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)過(guo)程(cheng)(cheng)中生(sheng)(sheng)成相的(de)相變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)，有利于促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)進行，這主要是(shi)因(yin)為鐵(tie)素體(ti)相δ和奧(ao)氏(shi)體(ti)相γ的(de)比體(ti)積均(jun)小于液相。
根據式（2-179),不同壓力(li)下晶粒的(de)臨界(jie)形核(he)半徑與相變驅(qu)動力(li)的(de)關系為
b. 形核率
單位(wei)體(ti)積(ji)液相在單位(wei)時間(jian)內所形(xing)成的(de)晶核數目稱為形(xing)核率(lv)，經典形(xing)核理論給出了形(xing)核率(lv)N與擴散激活能ΔGm和形(xing)核功ΔG*之(zhi)間(jian)的(de)關(guan)系，即
從(cong)式(shi)（2-185)中可(ke)以(yi)看出(chu)，形核(he)功(gong)ΔG隨著相變驅動(dong)力(li)(li)(li)ΔGL→s,P的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大而(er)減小(xiao)，因(yin)此增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)凝固壓(ya)力(li)(li)(li)有(you)利于(yu)形核(he)功(gong)ΔG的(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大形核(he)率(lv)N.此外，從(cong)壓(ya)力(li)(li)(li)對擴(kuo)散系數的(de)影響可(ke)以(yi)得(de)出(chu)，隨著壓(ya)力(li)(li)(li)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，擴(kuo)散激活(huo)能ΔGm的(de)變化較(jiao)(jiao)小(xiao)，在較(jiao)(jiao)低壓(ya)力(li)(li)(li)下，擴(kuo)散激活(huo)能ΔG的(de)變化可(ke)以(yi)忽略。結合(he)式(shi)（2-183)可(ke)知，加(jia)壓(ya)通(tong)過減小(xiao)形核(he)功(gong)ΔG,使得(de)形核(he)率(lv)N呈指(zhi)數增(zeng)(zeng)(zeng)長，達到細化晶粒的(de)效果。
8. 密度和熱膨脹系數
密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)表(biao)(biao)示(shi)物質疏密(mi)(mi)(mi)程(cheng)度(du)(du)，H13密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)隨(sui)(sui)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)和(he)(he)(he)(he)(he)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線如圖2-105所(suo)示(shi)。其中，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)(he)(he)(he)L2分別(bie)(bie)(bie)對應H13凝固(gu)過(guo)程(cheng)中的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)開(kai)始(shi)和(he)(he)(he)(he)(he)結束點(dian)；S1和(he)(he)(he)(he)(he)S2分別(bie)(bie)(bie)代(dai)(dai)表(biao)(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)H13的(de)(de)(de)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)點(dian)；E1和(he)(he)(he)(he)(he)E2分別(bie)(bie)(bie)代(dai)(dai)表(biao)(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→γ開(kai)始(shi)點(dian)；B1和(he)(he)(he)(he)(he)B2分別(bie)(bie)(bie)代(dai)(dai)表(biao)(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L+8→y開(kai)始(shi)點(dian)；L1和(he)(he)(he)(he)(he)L2分別(bie)(bie)(bie)代(dai)(dai)表(biao)(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→8開(kai)始(shi)點(dian)，即(ji)H13的(de)(de)(de)凝固(gu)開(kai)始(shi)點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)(he)(he)2MPa)和(he)(he)(he)(he)(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)(biao)示(shi)液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)隨(sui)(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線，相(xiang)(xiang)(xiang)應固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)隨(sui)(sui)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線分別(bie)(bie)(bie)如線S1So和(he)(he)(he)(he)(he)S2So所(suo)示(shi)。線L2Lo和(he)(he)(he)(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)(he)(he)(he)S1So相(xiang)(xiang)(xiang)互重合，表(biao)(biao)明壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)從0.1MPa增加至(zhi)1000MPa時(shi)，壓(ya)(ya)(ya)(ya)力(li)(li)對固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)(mi)(mi)度(du)(du)以及熱(re)膨脹系數的(de)(de)(de)影響(xiang)幾乎可以忽略不(bu)(bu)計(ji)，熱(re)膨脹系數約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和2MPa)和S2L2(1000MPa)分別代表不同壓力下液、δ和γ混(hun)合相(xiang)(xiang)密(mi)度隨溫度的(de)變化(hua)規律。當溫度一定時，壓力從0.1MPa 增加至1000MPa,混(hun)合相(xiang)(xiang)密(mi)度變化(hua)幅度較大，其主要原(yuan)因如下：
a. 加壓提高了固（S1→S2)、液(ye)相(xiang)溫度（L→L2),使(shi)得(de)凝固區間向高溫區移(yi)動（S,L1S2L2),進而導(dao)致在溫度一定時，混合相(xiang)中固相(xiang)的體積分數增大，液(ye)相(xiang)體積分數相(xiang)應(ying)減小。
b. 混合相(xiang)中，固(gu)相(xiang)密度(du)（8和γ)大于液(ye)相(xiang)密度(du)，且隨壓力的變化幅(fu)度(du)較小。
此外，凝(ning)固(gu)過程中（S1L1和(he)(he)S2L2),密度的波(bo)動主要由相變(bian)（L→y;L+δ→Y和(he)(he)L→8)導致各相體(ti)積分數(shu)變(bian)化所導致。
9. 焓、凝(ning)固潛熱以(yi)及比熱
焓(han)為熱力學中表示物質系統能量(liang)狀態的(de)一個(ge)狀態參(can)數，每千克物質的(de)焓(han)為比(bi)焓(han)，即
式(shi)中，h為(wei)(wei)(wei)比(bi)(bi)(bi)焓(han)；m為(wei)(wei)(wei)質量；U為(wei)(wei)(wei)內(nei)能(neng)(neng)；P為(wei)(wei)(wei)壓(ya)力(li)(li)；V為(wei)(wei)(wei)體(ti)積(ji)。由式(shi)（2-186)可知(zhi)，當內(nei)能(neng)(neng)和(he)質量一(yi)定(ding)時(shi)(shi)，比(bi)(bi)(bi)焓(han)h與PV成正(zheng)比(bi)(bi)(bi)。當壓(ya)力(li)(li)小(xiao)于1000MPa時(shi)(shi)，加(jia)壓(ya)對(dui)液相和(he)固(gu)相密度的(de)影(ying)響幾乎(hu)(hu)可以忽略不(bu)計，因而對(dui)體(ti)積(ji)的(de)影(ying)響微(wei)乎(hu)(hu)其微(wei)。那(nei)么，比(bi)(bi)(bi)焓(han)主(zhu)要受壓(ya)力(li)(li)的(de)影(ying)響，當壓(ya)力(li)(li)從(cong)0.1MPa增(zeng)(zeng)加(jia)至1000MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)(bi)焓(han)明顯增(zeng)(zeng)大(da)，但當壓(ya)力(li)(li)低于2MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)(bi)焓(han)幾乎(hu)(hu)保持不(bu)變，如圖2-106所示。在凝固(gu)過(guo)程中（L1S1和(he)L2S2),當溫度一(yi)定(ding)時(shi)(shi)，H13整個(ge)熱力(li)(li)學體(ti)系的(de)比(bi)(bi)(bi)焓(han)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化趨勢非常復雜，主(zhu)要原(yuan)因如下：
a. 凝固過程(cheng)中(zhong)存在(zai)凝固潛(qian)(qian)熱(re)的釋放，且潛(qian)(qian)熱(re)釋放與固相(xiang)體積分數直(zhi)接相(xiang)關。
b. 當(dang)溫度一定時，固相體積分數隨不(bu)同壓(ya)力的變(bian)化而變(bian)化。
根據比焓隨溫(wen)度的(de)(de)變化曲線，可得(de)H13的(de)(de)凝固潛(qian)熱為221.3kJ/kgl1511;由比焓溫(wen)度變化曲線的(de)(de)斜率可得(de)，液、固相(xiang)比熱分(fen)比為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓力低(di)于1000MPa時，凝固潛(qian)熱，液、固相(xiang)比熱隨壓力的(de)(de)變化均可忽略不計，如圖2-106所示。
