一、氮的(de)固相溶解度模型
一般而言，不銹鋼熔體在凝固過程中首先生成δ-Fe相，而氮在δ-Fe中的溶解度遠低于在液相和奧氏體相中的溶解度（如圖2-42所示，容易使鋼中的氮析出并形成氮氣孔。因此，探究影響固相中氮溶解度的因素，并建立合理的固相溶解度模型，對高氮不銹鋼的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根據(ju) Hillert和Staffansson的(de)(de)正規溶(rong)(rong)體(ti)模型，每個狀態（相(xiang)、間隙(xi)溶(rong)(rong)液和空(kong)位等）可(ke)由相(xiang)應(ying)的(de)(de)能量表(biao)示(shi)，可(ke)使用兩個晶格，分別當作(zuo)溶(rong)(rong)質原子和間隙(xi)溶(rong)(rong)質原子。因為(wei)大(da)量的(de)(de)間隙(xi)位置(zhi)不(bu)被占用，這些(xie)空(kong)位則被視為(wei)額外的(de)(de)元素(su)（Va).基(ji)于此模型，可(ke)建立氮在固(gu)相(xiang)高氮不(bu)銹鋼體(ti)系中(zhong)的(de)(de)溶(rong)(rong)解度模型，以預測(ce)氮在固(gu)相(xiang)中(zhong)的(de)(de)平衡氮含量或飽和滲氮量并分析(xi)其(qi)影(ying)響因素(su)。
考慮(lv)到固態與(yu)熔體(ti)(ti)的(de)不同，以(yi)Fe-Cr-Mn-N合(he)金(jin)體(ti)(ti)系為(wei)例，在固態合(he)金(jin)中(zhong)各(ge)元素的(de)摩爾(er)分數（xN、xi)可以(yi)轉化為(wei)相應(ying)的(de)位置分數（yN、yi):
由于固相體系中氮的溶解度與晶體結構、間隙原子晶格位置等密切相關，需要分別針對典型的γ、δ和α相區建立氮溶解度模型。
1. 氮在γ相(xiang)中固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度模(mo)型的建立
對于Fe-Cr-Mn-N系合(he)金體(ti)系，在(zai)固態奧氏(shi)體(ti)（面心立(li)方結構(gou)）相區(qu)，氣相和奧氏(shi)體(ti)相的平衡(heng)方程可表達(da)為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對于(yu)Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在(zai)鐵(tie)素體相(xiang)（體心立方結(jie)構）中，鐵(tie)晶格中每個(ge)填入間(jian)隙位置的氮原子都會阻礙該間(jian)隙位置的最近(jin)鄰的三個(ge)間(jian)隙位置被其他氮原子占(zhan)據。因此，氣相(xiang)與鐵(tie)素體相(xiang)的平(ping)衡方程可表達為下式：
3. 合金中(zhong)奧氏(shi)體數(shu)量和(he)液相(xiang)線的(de)確定
明確合金(jin)凝固過(guo)程的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變，是通(tong)過(guo)模型(xing)計(ji)算(suan)(suan)氮固相(xiang)(xiang)(xiang)溶解(jie)度的(de)(de)一個重要(yao)基(ji)礎(chu)。其中，確定(ding)鋼種的(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)線溫度TL和奧(ao)氏(shi)(shi)體與(yu)鐵(tie)素(su)體的(de)(de)數量或(huo)比(bi)例尤為重要(yao)。近(jin)年來，研究人員利用熱力(li)學數據計(ji)算(suan)(suan)了合金(jin)元(yuan)素(su)與(yu)相(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)衡(heng)的(de)(de)關系，以鋼的(de)(de)化學成分和熱處(chu)理(li)溫度作(zuo)為計(ji)算(suan)(suan)奧(ao)氏(shi)(shi)體數量的(de)(de)基(ji)礎(chu)，根據SGTE熱力(li)學數據庫進行計(ji)算(suan)(suan)，得出奧(ao)氏(shi)(shi)體線性方(fang)程式如下：
根據鋼的(de)化(hua)學(xue)成分和固(gu)溶溫(wen)度，按此方程(cheng)式即(ji)可(ke)計(ji)算出(chu)在不同(tong)溫(wen)度下(xia)的(de)奧氏(shi)體數量(liang)，計(ji)算數據與實驗結果吻合(he)得很(hen)好。吳忠忠等利用(yong)奧氏(shi)體線性方程(cheng)和固(gu)溶實驗研(yan)究了不同(tong)固(gu)溶溫(wen)度下(xia)各相的(de)含量(liang)，奧氏(shi)體線性方程(cheng)理論(lun)計(ji)算的(de)奧氏(shi)體數量(liang)與實驗值吻合(he)得很(hen)好，精確度很(hen)高。
利用固(gu)相(xiang)氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)模型(xing)，可以方便地計(ji)(ji)算(suan)出(chu)Fe-Cr-Mn-N系合(he)金在(zai)(zai)各(ge)溫度(du)(du)區(qu)間(jian)的(de)氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)曲(qu)線。通過(guo)擬合(he)前人的(de)研究(jiu)成果和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)線性方程，可以確(que)定(ding)固(gu)相(xiang)中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含量為(wei)(wei)80%是(shi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)和奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)理論分界點，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)含量大于80%為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)區(qu)域，該分界點即為(wei)(wei)氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)曲(qu)線上鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)全部轉(zhuan)(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)的(de)拐點。根(gen)據鋼種(zhong)的(de)液相(xiang)線溫度(du)(du)，可以方便地確(que)定(ding)氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)曲(qu)線上由液相(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)的(de)拐點溫度(du)(du)。鋼種(zhong)不(bu)同(tong)，液相(xiang)線溫度(du)(du)的(de)表達式也不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)［54].在(zai)(zai)本研究(jiu)中(zhong)采用下式來計(ji)(ji)算(suan)鋼種(zhong)的(de)液相(xiang)線溫度(du)(du)TL.
4. 氮的固相溶解度模型(xing)的驗證
利用(yong)前人實驗(yan)(yan)數據，驗(yan)(yan)證氮(dan)的(de)固(gu)相溶解(jie)(jie)度(du)模型(xing)的(de)準確性(xing)。李光強等對氮(dan)在合金(jin)體系中的(de)溶解(jie)(jie)度(du)進行(xing)(xing)了實驗(yan)(yan)研究(jiu)，直接用(yong)高(gao)(gao)純氮(dan)氣(qi)(qi)在1473K、0.1MPa下高(gao)(gao)溫(wen)電阻(zu)爐內進行(xing)(xing)滲(shen)氮(dan)實驗(yan)(yan)，爐管兩端封閉以形成穩定的(de)氣(qi)(qi)氛。該研究(jiu)的(de)實驗(yan)(yan)鋼種成分和固(gu)相滲(shen)氮(dan)后的(de)氮(dan)含量(liang)見表2-10。利用(yong)上(shang)述氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)模型(xing)進行(xing)(xing)計算，其(qi)理論計算值(zhi)與實驗(yan)(yan)值(zhi)比較如(ru)圖2-43所(suo)示，氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)的(de)模型(xing)計算值(zhi)與測量(liang)值(zhi)吻(wen)合良好。
Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金(jin)體系(xi)在不同氮氣壓力條件(jian)下(xia)，進(jin)行了低溫(wen)奧氏體、高溫(wen)奧氏體和(he)δ-Fe的固相(xiang)滲氮實驗研究。本模(mo)型的計算(suan)結(jie)果與其(qi)實驗結(jie)果的對比見圖(tu)(tu)(tu)2-44和(he)圖(tu)(tu)(tu)2-45。從圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)可以看到(dao)，實驗值與模(mo)型的計算(suan)值吻(wen)合得很(hen)好，尤其(qi)在δ-Fe相吻合得更好。但對于Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系在奧氏體相中的(de)實驗點偏離計算曲線較大，如圖2-44(a)所示。這可(ke)能(neng)是由(you)于在建立(li)模型(xing)的(de)過(guo)程中忽略了δ-Fe相和γ奧氏體兩相共(gong)存階段溶解度(du)的(de)計(ji)算，導(dao)致模型的(de)計(ji)算值與實驗(yan)值存在一定(ding)的(de)偏差。
二、固(gu)相(xiang)合(he)金體系中氮溶(rong)解度模型(xing)的(de)相(xiang)關研究(jiu)
面心立(li)方結構鐵中氮(dan)的濃度(du)可由奧氏體相與氮(dan)氣(qi)之間的平衡實驗(yan)得到，目前(qian)多數(shu)實驗(yan)都在912~1394℃范(fan)圍內，當溫(wen)度(du)更高時，固體表面的氣(qi)體成分具有明顯(xian)的不(bu)確(que)定性(xing)。Hillert和Jarl、曲英和Wada-Pehlk等分別給出了鐵中氮(dan)濃度(du)與溫(wen)度(du)和氮(dan)氣(qi)壓(ya)力的關系式：
Tsuchiyama等(deng)將(jiang)厚(hou)度(du)為0.25~3.0mm的(de)(de)(de)Fe-Cr-Mn 系合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)試(shi)樣(yang)置于(yu)0.1MPa的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)氣氛中，在1473K溫(wen)度(du)下滲氮(dan)(dan)。滲氮(dan)(dan)60min后，厚(hou)度(du)為0.25mm的(de)(de)(de)Fe12.5Cr 合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)試(shi)樣(yang)中滲氮(dan)(dan)反(fan)應(ying)達(da)(da)到平衡(heng)(heng)，試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)平均(jun)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)達(da)(da)到了0.30%,并(bing)且試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)平均(jun)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)隨著合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中鉻、錳元(yuan)素(su)含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加而逐漸增加，對(dui)(dui)于(yu)實驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)(he)(he)金(jin)(jin)(jin)，滲氮(dan)(dan)反(fan)應(ying)平衡(heng)(heng)后試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)平均(jun)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)達(da)(da)到1.95%.此外，對(dui)(dui)固(gu)態滲氮(dan)(dan)時鋼中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶解度(du)計(ji)算模型進行了簡(jian)化(hua)，并(bing)通過固(gu)相滲氮(dan)(dan)實驗數據進行修正(zheng)，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓力下Fe-Cr-Mn系不(bu)銹鋼中氮(dan)(dan)溶解度(du)的(de)(de)(de)近似表達(da)(da)式：
在前(qian)人研究的基礎上(shang)，Kunze和(he)Rothe[50]計算和(he)推導了氮(dan)(dan)(dan)在奧氏體(ti)Fe-Cr-Mn合金中(zhong)的溶解度(du)(du)，氮(dan)(dan)(dan)的活度(du)(du)系數(shu)YN(以摩爾分數(shu)表(biao)示）與溫度(du)(du)及氮(dan)(dan)(dan)在合金中(zhong)的摩爾分數(shu)xN存在如下關系：
表2-11給出(chu)了1000~1200℃范圍內，N與(yu)合金元素Cr、Mn的(de)活度(du)相互作(zuo)用系(xi)(xi)數和溫度(du)之(zhi)間的(de)關系(xi)(xi)。根據Wagner模(mo)型，超額吉布斯自由能(neng)可以用活度(du)相互作(zuo)用系(xi)(xi)數表示為
三、固相合金體系中氮溶解度的影響(xiang)因素
利用已(yi)建立的(de)(de)氮在固相不(bu)銹鋼中的(de)(de)溶解度模型，可得出高氮不(bu)銹鋼在凝固過程中隨溫度變(bian)化時氮在不(bu)同相區(qu)的(de)(de)溶解度變(bian)化曲(qu)線，以明晰(xi)氮氣分壓(ya)和(he)鉻、錳等典型合金(jin)元素對(dui)氮溶解的(de)(de)影響(xiang)。
研究結果表明，在(zai)(zai)(zai)(zai)凝(ning)固過程(cheng)中氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)受相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)影響明顯，在(zai)(zai)(zai)(zai)相(xiang)(xiang)變(bian)點處氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)會有突變(bian)。隨著(zhu)鋼(gang)液(ye)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)降低，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)會逐(zhu)漸增(zeng)加；在(zai)(zai)(zai)(zai)凝(ning)固初(chu)期，δ相(xiang)(xiang)的(de)(de)產生導(dao)致氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)急劇降低；當鋼(gang)中開(kai)始析(xi)出γ相(xiang)(xiang)時(shi)，氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)又會增(zeng)大，并且隨著(zhu)γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)增(zeng)多，氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)逐(zhu)漸增(zeng)大。固液(ye)兩相(xiang)(xiang)區(qu)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)最(zui)小，在(zai)(zai)(zai)(zai)析(xi)出的(de)(de)高溫鐵素體(ti)與液(ye)相(xiang)(xiang)界面(mian)處最(zui)容易產生氮(dan)(dan)(dan)氣泡。在(zai)(zai)(zai)(zai)實際冶煉過程(cheng)中，8相(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)決(jue)定(ding)了在(zai)(zai)(zai)(zai)凝(ning)固過程(cheng)中是(shi)否產生氮(dan)(dan)(dan)氣孔。
1. 氮氣壓力對(dui)合金體系(xi)氮溶解(jie)度的影(ying)響
我(wo)們利用建(jian)立的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)在(zai)不銹(xiu)鋼(gang)熔(rong)體(ti)中(zhong)及(ji)氮(dan)在(zai)γ相(xiang)(xiang)、δ相(xiang)(xiang)和α相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解度(du)模型，對(dui)Fe-18Cr-18Mn合金體(ti)系(xi)在(zai)不同氮(dan)氣壓(ya)力(li)(li)（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件下，氮(dan)在(zai)該(gai)合金體(ti)系(xi)不同相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解度(du)進行了計算(suan)，結果(guo)如圖2-46所示。隨(sui)著體(ti)系(xi)氮(dan)氣壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增加，δ-Fe相(xiang)(xiang)區(qu)逐漸減小，當(dang)氮(dan)氣壓(ya)力(li)(li)增至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)(xiang)完全消(xiao)失，凝固過(guo)程中(zhong)氮(dan)直接由(you)液(ye)相(xiang)(xiang)進入γ奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)區(qu)。提(ti)高(gao)體(ti)系(xi)氮(dan)氣壓(ya)力(li)(li)不僅可以(yi)提(ti)高(gao)各(ge)相(xiang)(xiang)中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解度(du)，還(huan)可以(yi)減小δ-Fe區(qu)域，有效(xiao)地(di)抑制凝固過(guo)程中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析(xi)出(chu)。目前，常(chang)見的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)氮(dan)鋼(gang)制備工藝基本上都是采用增加氮(dan)氣壓(ya)力(li)(li)，如高(gao)壓(ya)氮(dan)氣氣氛下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)感應(ying)熔(rong)煉(lian)、高(gao)壓(ya)氮(dan)氣氣氛下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)電渣重熔(rong)、高(gao)壓(ya)電弧爐熔(rong)煉(lian)等。
2. 合金成分對合金體系(xi)氮(dan)溶解度的影響(xiang)
研究表明(ming)，Cr、Mn等常(chang)用合金(jin)元素(su)均能增大(da)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)固(gu)相(xiang)溶解(jie)度(du)。為了探(tan)究合金(jin)元素(su)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)對氮(dan)(dan)(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶解(jie)度(du)的(de)(de)影響規律，Tsuchiyama等基于實驗(yan)繪(hui)制了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣壓(ya)力(li)下Fe-Cr和Fe-Mn二元合金(jin)的(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)與Cr或Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)關系［圖(tu)(tu)2-47(a)].結(jie)果表明(ming)，提高兩種元素(su)的(de)(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)都增加(jia)了氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)度(du)，其中Cr元素(su)較Mn元素(su)更(geng)能有效地增加(jia)鋼中氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)度(du)。例如，添加(jia)23%Cr可增加(jia)平(ping)(ping)衡(heng)(heng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)至(zhi)超高氮(dan)(dan)(dan)(dan)（1%N)的(de)(de)水平(ping)(ping)，而(er)添加(jia)25%Mn時平(ping)(ping)衡(heng)(heng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)也僅(jin)能達到(dao)0.15%。圖(tu)(tu)2-47(b)所示的(de)(de)等氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)圖(tu)(tu)也證實了這一點，達到(dao)相(xiang)同(tong)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶解(jie)度(du)所需的(de)(de)Cr含(han)(han)(han)量(liang)(liang)明(ming)顯低于Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)。
即便如此(ci)，Mn也是(shi)高(gao)氮(dan)鋼中(zhong)一(yi)種重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素(su)，因此(ci)，Cr和(he)Mn同時(shi)添(tian)加(jia)對平衡氮(dan)含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)影響也是(shi)研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)點之一(yi)。圖2-47(a)進一(yi)步出了(le)Fe-20Mn-Cr三元(yuan)基合金(jin)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)平衡氮(dan)含量(liang)(liang)與Cr含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)關系。值得注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，在(zai)Fe-20Mn-Cr合金(jin)中(zhong)實驗(yan)測量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)含量(liang)(liang)，遠高(gao)于Fe-20Mn與Fe-Cr系氮(dan)溶(rong)解(jie)度的(de)(de)(de)(de)加(jia)和(he)。這意味著(zhu)Cr和(he)Mn的(de)(de)(de)(de)協同作(zuo)用顯著(zhu)提(ti)高(gao)了(le)鋼中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度。這反映了(le)Cr、Mn和(he)N這三種元(yuan)素(su)之間存在(zai)相互作(zuo)用，具體表(biao)現為溶(rong)解(jie)度表(biao)達式中(zhong)Cr、Mn元(yuan)素(su)對N的(de)(de)(de)(de)二階交叉(cha)活度相互作(zuo)用系數(shu)較大。
除(chu)了合金元(yuan)素(su)(su)含量對(dui)氮溶(rong)解度高低的(de)(de)影響，不銹鋼中(zhong)(zhong)不同(tong)合金元(yuan)素(su)(su)對(dui)凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong)不同(tong)相區氮溶(rong)解度的(de)(de)變(bian)化也具有(you)顯(xian)著的(de)(de)影響，一般(ban)可(ke)分為兩大類進行討論，即鐵素(su)(su)體形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)（Cr、Mo和(he)(he)Si等）和(he)(he)奧氏體形成(cheng)元(yuan)素(su)(su)（Ni、Mn、C和(he)(he)N等）。
在(zai)(zai)0.1MPa下(xia)幾種Fe-Cr合金中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)(du)隨(sui)(sui)著溫(wen)度(du)(du)變化的(de)規律(lv)如圖2-42所示。存(cun)在(zai)(zai)如下(xia)特點：隨(sui)(sui)著凝(ning)固的(de)進行，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)(du)在(zai)(zai)8-Fe 區(qu)域(yu)(yu)出現突降(jiang)，到奧(ao)(ao)氏體(ti)區(qu)域(yu)(yu)氮(dan)(dan)(dan)含(han)量(liang)又急劇增加。隨(sui)(sui)著合金中(zhong)Cr含(han)量(liang)的(de)增加，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)(du)快(kuai)速上升(sheng)，但在(zai)(zai)各溫(wen)度(du)(du)范圍中(zhong)的(de)上升(sheng)幅度(du)(du)不同，尤其在(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)區(qu)的(de)升(sheng)幅特別大。當Cr含(han)量(liang)高于8.1%時，奧(ao)(ao)氏體(ti)區(qu)的(de)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)(du)已明顯大于相(xiang)應(ying)液(ye)相(xiang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解度(du)(du)。同時，隨(sui)(sui)著Cr含(han)量(liang)的(de)提高，凝(ning)固過程中(zhong)8-Fe區(qu)域(yu)(yu)也逐漸(jian)增大。
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)反(fan)地(di)，鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元素，可(ke)使凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區(qu)域(yu)逐漸(jian)(jian)減(jian)小。圖(tu)2-48(a)為不同Mn含(han)量(liang)鋼(gang)(gang)（合(he)金成分見表(biao)2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)(rong)解度隨(sui)溫度變(bian)化(hua)的(de)曲線。結果(guo)(guo)表(biao)明：隨(sui)著Mn含(han)量(liang)的(de)提(ti)高，在液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)與固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)(rong)解度也(ye)(ye)會隨(sui)之增大；Mn是強奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元素，隨(sui)著Mn含(han)量(liang)的(de)提(ti)高，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)逐漸(jian)(jian)減(jian)小，甚至可(ke)能消失(shi)。從圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼(gang)(gang)的(de)氮(dan)溶(rong)(rong)解度計算(suan)結果(guo)(guo)可(ke)以(yi)看出，在凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)未出現8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)。同時，利用建立的(de)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)氮(dan)溶(rong)(rong)解度模型對Fe-4Cr-16Mn合(he)金進行了計算(suan)，結果(guo)(guo)如圖(tu)2-48(b)所(suo)示。從圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看出，在Fe-4Cr-16Mn合(he)金體(ti)(ti)系(xi)從液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)也(ye)(ye)沒有出現δ-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)，與文獻中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)報道一致。因此，適(shi)當提(ti)高合(he)金體(ti)(ti)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)形成元素的(de)含(han)量(liang)，有助于減(jian)少氮(dan)在其凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)析出趨勢，從而有效(xiao)避免高氮(dan)鋼(gang)(gang)在凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)氣(qi)孔的(de)形成。
