在(zai)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)冶(ye)(ye)煉(lian)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制對(dui)保(bao)障高氮鋼具(ju)備(bei)致密的(de)(de)(de)(de)(de)(de)宏(hong)(hong)觀組織和(he)(he)優異性能(neng)尤為重(zhong)要(yao)。目前，經證(zheng)實(shi)，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要(yao)通過(guo)(guo)兩(liang)種方(fang)(fang)式對(dui)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)和(he)(he)組織產生(sheng)影(ying)響：一(yi)種方(fang)(fang)式是宏(hong)(hong)觀尺(chi)度上機械(xie)作用導(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)物理變化(hua)，如改變鑄錠和(he)(he)鑄型(xing)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱交換(huan)、冷(leng)卻速(su)率(lv)以及(ji)充型(xing)過(guo)(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)控制等，另一(yi)種方(fang)(fang)式是微觀尺(chi)度上的(de)(de)(de)(de)(de)(de)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)變化(hua)，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)作為基本(ben)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)之一(yi)，對(dui)有氣相(xiang)(xiang)參(can)與的(de)(de)(de)(de)(de)(de)冶(ye)(ye)金(jin)(jin)反應(ying)和(he)(he)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)具(ju)有十分重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響；增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)提高冶(ye)(ye)金(jin)(jin)反應(ying)速(su)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)同時，能(neng)夠顯著增(zeng)加(jia)鋼液中(zhong)氮、鈣和(he)(he)鎂的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)解度，提高其收得率(lv)，進而充分發(fa)揮其凈化(hua)鋼液或合金(jin)(jin)化(hua)作用；在(zai)低壓(ya)(ya)(ya)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)相(xiang)(xiang)圖(tu)、凝(ning)固(gu)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響可以忽略不計，但在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)下，相(xiang)(xiang)圖(tu)、凝(ning)固(gu)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)隨之發(fa)生(sheng)改變，進而改變常規條(tiao)件下的(de)(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)模式，從而有利于一(yi)些新相(xiang)(xiang)或新材料結構的(de)(de)(de)(de)(de)(de)生(sheng)成。
壓力(li)(li)(li)對材料組(zu)織和(he)性能的影響(xiang)已經引起了廣泛(fan)關(guan)注，自諾(nuo)貝(bei)爾(er)獎獲得(de)者Bridgman 開展相(xiang)關(guan)研(yan)究(jiu)以來,材料熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數隨壓力(li)(li)(li)的變化規律就已經得(de)到了大量研(yan)究(jiu),這些(xie)研(yan)究(jiu)主要(yao)采用相(xiang)圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的方(fang)式完成，且主要(yao)集中在(zai)(zai)有(you)色金屬(shu)合金材料方(fang)面(mian)，如(ru)Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)Cd-Zn等;所(suo)研(yan)究(jiu)的熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數主要(yao)包括相(xiang)圖、摩爾(er)體積、共晶溫度(du)、初(chu)始轉變相(xiang)類型(xing)、共晶點(dian)成分、晶粒(li)形核以及擴散系數等方(fang)面(mian)。研(yan)究(jiu)表明，高(gao)壓下（數量級約(yue)為(wei)10GPa)的熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數與常壓下存在(zai)(zai)明顯差異,而(er)這些(xie)差異有(you)助于闡明壓力(li)(li)(li)對組(zu)織的影響(xiang)機(ji)理(li)。
同樣，在(zai)壓力(li)(li)(li)(li)影響(xiang)(xiang)鋼(gang)鐵熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)(he)(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學參(can)(can)數(shu)方面，有(you)研究(jiu)人員初步探討了鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)(liao)在(zai)高壓下(xia)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)、固／液相(xiang)(xiang)(xiang)線溫度和(he)(he)(he)(he)擴散(san)系(xi)(xi)數(shu)等(deng)。所(suo)選(xuan)體系(xi)(xi)有(you)Fe-C和(he)(he)(he)(he)Fe-Mn-C(高錳鋼(gang)）等(deng)。高壓下(xia)的(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)圖見(jian)圖2-91,隨著壓力(li)(li)(li)(li)增(zeng)大，鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)(he)(he)δ區域不(bu)(bu)斷減小(xiao)，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ區域不(bu)(bu)斷增(zeng)大，當壓力(li)(li)(li)(li)增(zeng)加至2000MPa時，鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)(he)(he)8區域幾乎(hu)消(xiao)失。但與有(you)色金屬方面相(xiang)(xiang)(xiang)比，壓力(li)(li)(li)(li)對鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)(liao)的(de)凝(ning)(ning)固相(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)(he)(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學參(can)(can)數(shu)方面的(de)研究(jiu)依然十分貧瘠。本節將(jiang)以(yi)含氮(dan)鋼(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)(he)(he)H13分別討論(lun)，壓力(li)(li)(li)(li)對凝(ning)(ning)固過程中相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學（相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)、凝(ning)(ning)固模式(shi)、固／液相(xiang)(xiang)(xiang)線、體系(xi)(xi)氮(dan)溶解度、相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)和(he)(he)(he)(he)分配(pei)系(xi)(xi)數(shu)等(deng)）和(he)(he)(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學參(can)(can)數(shu)（擴散(san)系(xi)(xi)數(shu)）的(de)影響(xiang)(xiang)規律(lv)，從而系(xi)(xi)統論(lun)述壓力(li)(li)(li)(li)對鋼(gang)鐵材(cai)料(liao)(liao)凝(ning)(ning)固熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)(he)(he)(he)動(dong)(dong)(dong)力(li)(li)(li)(li)學的(de)影響(xiang)(xiang)規律(lv)。
1. 凝固相(xiang)變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)是用來表(biao)征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)衡(heng)系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)(de)組成與熱力(li)學(xue)(xue)參數（如(ru)溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)壓(ya)力(li)）之間(jian)關系(xi)(xi)的(de)(de)(de)一種圖(tu)(tu)形(xing)(xing)，它可(ke)以(yi)提供壓(ya)力(li)和(he)(he)(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關熱力(li)學(xue)(xue)參數之間(jian)的(de)(de)(de)關系(xi)(xi)，這(zhe)些熱力(li)學(xue)(xue)參數包(bao)(bao)含了相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)元素(su)的(de)(de)(de)平(ping)衡(heng)分配系(xi)(xi)數等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)是探討壓(ya)力(li)對熱力(li)學(xue)(xue)參數影響規(gui)律的(de)(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼在0.1MPa 下(xia)(xia)隨氮(dan)質量(liang)(liang)分數變化的(de)(de)(de)垂直截(jie)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變的(de)(de)(de)區(qu)域如(ru)圖(tu)(tu)2-91(a)所(suo)示(shi)。圖(tu)(tu)中存(cun)在七個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)，分別(bie)(bie)為(wei)三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)：液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)(he)8+γ;一個(ge)(ge)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)區(qu)L+8+γ是一個(ge)(ge)曲(qu)(qu)邊三(san)(san)(san)角(jiao)形(xing)(xing)，三(san)(san)(san)個(ge)(ge)頂點（A、B和(he)(he)(he)(he)C)分別(bie)(bie)與三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)(he)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接(jie)，且居中的(de)(de)(de)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)(de)下(xia)(xia)方(fang)。根據曲(qu)(qu)邊三(san)(san)(san)角(jiao)形(xing)(xing)的(de)(de)(de)判定原則［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)內(nei)發(fa)生(sheng)了包(bao)(bao)晶反應(ying)：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)(he)8+γ)分別(bie)(bie)發(fa)生(sheng)了L→8、L→y和(he)(he)(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)，隨氮(dan)質量(liang)(liang)分數變化的(de)(de)(de)垂直截(jie)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)分別(bie)(bie)如(ru)圖(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)(he)（c)所(suo)示(shi)，對比可(ke)以(yi)看出，10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)數量(liang)(liang)和(he)(he)(he)(he)類型與0.1MPa的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)(xia)，隨氮(dan)質量(liang)(liang)分數變化的(de)(de)(de)垂直截(jie)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中存(cun)在兩(liang)個(ge)(ge)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)(he)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)消失，如(ru)圖(tu)(tu)2-92(d)所(suo)示(shi)。
相圖中三(san)相共存區(qu)(qu) L+8+y 隨壓(ya)力(li)的(de)(de)變(bian)(bian)化規律如圖2-93所示，在(zai)0.1MPa、10MPa、100MPa 和1000MPa下，A點(dian)的(de)(de)坐(zuo)標分(fen)別為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和（0%,1537.02K),B點(dian)的(de)(de)坐(zuo)標分(fen)別為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和（0.933%,1611.62K),C點(dian)的(de)(de)坐(zuo)標分(fen)別為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和（0.901%,1666.65K).隨著壓(ya)力(li)的(de)(de)增加，A和C點(dian)向(xiang)低(di)氮區(qu)(qu)移(yi)動，B點(dian)向(xiang)高(gao)氮區(qu)(qu)移(yi)動，整個區(qu)(qu)域向(xiang)高(gao)溫區(qu)(qu)移(yi)動，且三(san)相共存區(qu)(qu)L+8+y呈增大(da)趨勢，曲邊三(san)角形的(de)(de)形狀逐(zhu)漸(jian)由“?”向(xiang)“Δ”轉變(bian)(bian)［137],相轉變(bian)(bian)方式逐(zhu)步由包晶(jing)反(fan)應（L+δ→y)向(xiang)共晶(jing)反(fan)應（L→8+y)過渡，即當壓(ya)力(li)分(fen)別為(wei)0.1MPa、10MPa和100MPa時，凝(ning)固過程(cheng)為(wei)包晶(jing)反(fan)應，而1000MPa時為(wei)共晶(jing)反(fan)應。
為(wei)了進一步說明壓力(li)對凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)的(de)(de)影響(xiang)規(gui)律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)隨液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)變(bian)(bian)化規(gui)律如(ru)(ru)圖2-94所示(shi)(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)呈(cheng)現(xian)(xian)出(chu)先(xian)增(zeng)(zeng)大(da)后減小的(de)(de)趨勢(shi)，拐(guai)點分(fen)別(bie)為(wei)P1、P2和(he)P3,如(ru)(ru)圖2-94(a)所示(shi)(shi)；而(er)(er)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均(jun)呈(cheng)現(xian)(xian)出(chu)連續增(zeng)(zeng)大(da)的(de)(de)趨勢(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)變(bian)(bian)化拐(guai)點P1、P2和(he)P3的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)別(bie)與奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現(xian)(xian)位置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)(ru)圖2-94(b)所示(shi)(shi)。當(dang)高于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)隨著(zhu)(zhu)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)減小而(er)(er)增(zeng)(zeng)加(jia)，此時(shi)無奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現(xian)(xian)，即(ji)發生(sheng)液(ye)(ye)(ye)固(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)(bian)（L→8);當(dang)低于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)隨著(zhu)(zhu)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)減小而(er)(er)減小，而(er)(er)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)加(jia)，即(ji)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨著(zhu)(zhu)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形成逐(zhu)漸消失，發生(sheng)包晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)（L+8→y);而(er)(er)1000MPa下(xia)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)均(jun)隨著(zhu)(zhu)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)(liang)分(fen)數(shu)的(de)(de)減小而(er)(er)逐(zhu)步增(zeng)(zeng)大(da)，直至凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結(jie)束，表明鐵(tie)(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同時(shi)從液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析出(chu)，即(ji)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程發生(sheng)共晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)（L→8+y).這也(ye)證明了隨著(zhu)(zhu)壓力(li)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)方式逐(zhu)漸由包晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)（L+8→y)向(xiang)共晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)（L→8+y)過(guo)渡。
19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過程(cheng)中鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)單相(xiang)(xiang)區(qu)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化(hua)規律如圖(tu)2-95所示(shi)(shi)。當壓(ya)力(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)到100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊界(jie)變化(hua)較(jiao)小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)(ti)(ti)向(xiang)高(gao)溫(wen)端移動(dong)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)區(qu)域(yu)逐(zhu)漸減小；當壓(ya)力(li)(li)進(jin)一步(bu)增(zeng)加(jia)到1000MPa時，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)區(qu)幾乎從隨氮質(zhi)量分(fen)數變化(hua)的(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)圖(tu)中消(xiao)失，如圖(tu)2-95(a)所示(shi)(shi)，即增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)(li)有助于(yu)(yu)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)δ的(de)消(xiao)失［138].而對(dui)于(yu)(yu)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨著(zhu)壓(ya)力(li)(li)的(de)增(zeng)加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊界(jie)向(xiang)高(gao)溫(wen)段移動(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)(ti)(ti)向(xiang)高(gao)氮區(qu)移動(dong)，整個區(qu)域(yu)呈增(zeng)大趨勢(shi)，如圖(tu)2-95(b)所示(shi)(shi)。
2. 凝固(gu)模式
不(bu)銹鋼的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)(shi)根據凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)始相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種(zhong)類(lei)和相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變類(lei)型(xing)(xing)通常分為(wei)四類(lei)。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)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)(shi)主要(yao)受合金成(cheng)分和凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條件(jian)的(de)影響，在(zai)(zai)合金成(cheng)分一(yi)定的(de)情況下(xia)(xia)，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)(shi)主要(yao)由凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條件(jian)決定。19Cr14Mn0.9N含氮鋼在(zai)(zai)不(bu)同壓(ya)(ya)力(li)下(xia)(xia)的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序(xu)(xu)，如圖(tu)2-96所(suo)示，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初(chu)始相(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含氮鋼在(zai)(zai)各壓(ya)(ya)力(li)下(xia)(xia)的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式(shi)(shi)均(jun)為(wei)FA型(xing)(xing)。以0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程為(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程分為(wei)三個(ge)階段，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)期，發(fa)生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)變反應；當(dang)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質量分數升至0.05左右時(shi)，發(fa)生包晶(jing)反應（L+δ→y),奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ開始形成(cheng)，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此時(shi)體系中固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由8和γ共同組(zu)成(cheng)；在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)末期，鐵(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8完全(quan)消失，液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)直(zhi)接轉(zhuan)變為(wei)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)到凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束后，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一(yi)的(de)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下(xia)(xia)19Cr14Mn0.9N 含氮鋼的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變順序(xu)(xu)為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)相變(bian)順序(xu)(xu)可知，當(dang)壓力從0.1MPa增加(jia)到100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)凝(ning)固(gu)(gu)模式依舊為FA型。然而，當(dang)壓力達到1000MPa時，凝(ning)固(gu)(gu)過程中(zhong)包晶反應（L+8→y)轉變(bian)為共晶反應（L→8+y),其相轉變(bian)順序(xu)(xu)發生明顯變(bian)化(hua)，如圖2-96所(suo)示(shi)。1000MPa下凝(ning)固(gu)(gu)相變(bian)順序(xu)(xu)可歸結(jie)為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此(ci)外，當(dang)壓(ya)力逐(zhu)漸由(you)0.1MPa增(zeng)加(jia)(jia)(jia)至(zhi)1000MPa時，L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)溫度(du)區(qu)間由(you)3.86K降至(zhi)0.079K,奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ形(xing)成時的(de)(de)固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)由(you)0.05降至(zhi)0.00075（圖2-96),同時相(xiang)(xiang)圖中C點(dian)（圖2-93)氮質(zhi)量分數(shu)由(you)0.934%降低至(zhi)0.901%,固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)十分逼近(jin)本(ben)體(ti)(ti)(ti)氮質(zhi)量分數(shu)0.9%,即L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變區(qu)間基本(ben)消(xiao)失。因(yin)此(ci)，隨著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)，19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)固(gu)模式呈現由(you)FA型向A型轉(zhuan)變的(de)(de)趨勢，這(zhe)主要是由(you)于(yu)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)力有助于(yu)比(bi)體(ti)(ti)(ti)積小的(de)(de)相(xiang)(xiang)形(xing)成（γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)比(bi)體(ti)(ti)(ti)積小于(yu)8相(xiang)(xiang)）,即加(jia)(jia)(jia)壓(ya)抑(yi)制了8相(xiang)(xiang)的(de)(de)形(xing)成，使(shi)凝(ning)固(gu)模式發生改變。
3. 固／液相線
凝固(gu)存(cun)在凝固(gu)潛熱(re)的釋(shi)放和體積的收(shou)縮(suo)，屬于(yu)一級相變，因而(er)可以采(cai)用克(ke)拉佩龍方程(cheng)來描述壓力與相變溫度(du)之間的關(guan)系，即
4. 氮溶解度(du)
溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是影響(xiang)合金體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)重(zhong)要(yao)因素(su)之(zhi)一。從(cong)圖2-98中(zhong)(zhong)(zhong)可以看出(chu)，隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低，19Cr14MnxN 凝固(gu)(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)逐漸(jian)升高(gao)，直(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)液(ye)相(xiang)(xiang)線（凝固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)期）時達到(dao)一個峰(feng)值(zhi)（A點(dian)(dian)）。隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)進(jin)行，發(fa)生(sheng)L→8液(ye)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)，導致了體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)迅速(su)降(jiang)(jiang)低，直(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ析出(chu)點(dian)(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)點(dian)(dian)），此時體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)最小(xiao)（B點(dian)(dian)），即出(chu)現“鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖2-99所示。隨(sui)著(zhu)凝固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)繼續進(jin)行，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)減小(xiao)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較大的(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)應地增加(jia)(jia)(jia)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)又逐步增大，直(zhi)到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)線（凝固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束，即C點(dian)(dian)）。凝固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束后，隨(sui)著(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)繼續降(jiang)(jiang)低，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)將繼續增大，這(zhe)主(zhu)要(yao)是由(you)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)發(fa)生(sheng)固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)δ→y(C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)）和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低而增加(jia)(jia)(jia)（D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)）兩方面原因所導致的(de)(de)(de)(de)。此外，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)增長速(su)率明顯大于(yu)D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)，這(zhe)主(zhu)要(yao)歸因于(yu)C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)貧氮(dan)(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)（鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)消失加(jia)(jia)(jia)速(su)了體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增長。在(zai)整個凝固(gu)(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)（A和(he)C點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)(jian)），氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化(hua)范(fan)圍(wei)為0.255%~0.648%.由(you)此可見，在(zai)0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量分(fen)數(shu)達到(dao)0.9%而不產生(sheng)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔缺陷，是很難實現的(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮溶解(jie)(jie)度(du)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化(hua)規律(lv)如圖(tu)2-99所示(shi)，0.1MPa下，氮溶解(jie)(jie)度(du)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化(hua)規律(lv)存在(zai)(zai)明顯的(de)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)，“鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)”本質上是在(zai)(zai)固(gu)相中(zhong)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)(su)質量分(fen)數較低的(de)情(qing)況下，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相δ在(zai)(zai)凝固(gu)初(chu)期析出，導致體(ti)(ti)(ti)(ti)系氮溶解(jie)(jie)度(du)快速降(jiang)低的(de)現象；凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)的(de)出現會加(jia)(jia)(jia)(jia)劇局部氮析出的(de)趨勢(shi)，造成局部氮分(fen)布均勻性(xing)差(cha)等缺陷，更甚者會導致大(da)量氣孔(kong)缺陷的(de)形(xing)成，進而(er)(er)(er)影(ying)響后續加(jia)(jia)(jia)(jia)工工藝(yi)，大(da)幅度(du)降(jiang)低了材料的(de)成材率(lv)。然而(er)(er)(er)，隨著壓(ya)力(li)(li)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)減(jian)小(xiao)，當(dang)壓(ya)力(li)(li)增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)到(dao)1MPa時，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)完全消失，且在(zai)(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)系整個凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)，氮溶解(jie)(jie)度(du)始終處于增(zeng)大(da)的(de)趨勢(shi)。因(yin)此，對19Cr14MnxN而(er)(er)(er)言，增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)壓(ya)力(li)(li)能夠有效地增(zeng)加(jia)(jia)(jia)(jia)體(ti)(ti)(ti)(ti)系氮溶解(jie)(jie)度(du)，避免鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)的(de)形(xing)成，從而(er)(er)(er)減(jian)小(xiao)了凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)氣孔(kong)缺陷的(de)形(xing)成趨勢(shi)。
5. 元(yuan)素分配系數
凝(ning)固過程中(zhong)(zhong)，合(he)金元素在(zai)固／液界面處發生質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數的(de)再分(fen)(fen)配，導(dao)致(zhi)了合(he)金元素在(zai)鑄錠內分(fen)(fen)布的(de)不(bu)均勻(yun)性，最終形成(cheng)偏(pian)析(xi)。溶(rong)(rong)質(zhi)再分(fen)(fen)配的(de)程度(du)通常采(cai)用溶(rong)(rong)質(zhi)分(fen)(fen)配系數ko進行表(biao)征(zheng)，即(ji)平衡(heng)凝(ning)固過程中(zhong)(zhong)固相中(zhong)(zhong)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數Cs與液相中(zhong)(zhong)溶(rong)(rong)質(zhi)的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數CL之間比(bi)值：
對于(yu)二元合金(jin)體系(xi)，溶質(zhi)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)o通常可(ke)以由(you)相圖中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)／液相線斜(xie)率獲(huo)得；而(er)對于(yu)多(duo)元合金(jin)體系(xi)，難以利(li)用(yong)(yong)相圖進行計(ji)(ji)算(suan)，但(dan)可(ke)基于(yu)準確可(ke)靠的(de)熱力(li)學數(shu)據(ju)，利(li)用(yong)(yong)溶質(zhi)在固(gu)(gu)／液相中(zhong)(zhong)化學位相等的(de)原理(li)進行計(ji)(ji)算(suan)。由(you)于(yu)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)時，固(gu)(gu)相轉變過程(cheng)中(zhong)(zhong)存在鐵素體相8和奧氏體相γ共存的(de)階段，因(yin)而(er)結(jie)合凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)相質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)以及各相中(zhong)(zhong)元素質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)，采用(yong)(yong)式（2-177)可(ke)計(ji)(ji)算(suan)各元素的(de)溶質(zhi)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)，即
式中(zhong)(zhong)，k為元(yuan)素i的(de)分配系數(shu)；ws和(he)(he)wy分別為鐵素體相(xiang)8和(he)(he)奧氏體相(xiang)γ的(de)質量分數(shu)；Cs,i和(he)(he)Cy,;分別為元(yuan)素i在鐵素體相(xiang)8和(he)(he)奧氏體相(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)質量分數(shu)。
在(zai)(zai)(zai)0.1MPa下的(de)凝(ning)(ning)固(gu)過(guo)程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼各(ge)元素(su)(su)(su)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)的(de)變化規(gui)律如圖2-100所示。固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由單(dan)一(yi)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過(guo)渡到鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共(gong)存時，各(ge)元素(su)(su)(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)的(de)變化趨勢出現(xian)了明顯的(de)拐點，這主要是由于各(ge)元在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)差異較大(da)。結合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)(ning)固(gu)時的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序可(ke)知，在(zai)(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)初期，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單(dan)一(yi)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各(ge)元素(su)(su)(su)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別為：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)(zai)(zai)凝(ning)(ning)固(gu)末期，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單(dan)一(yi)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各(ge)元素(su)(su)(su)溶(rong)質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別為：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由此可(ke)知，碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)大(da)于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而，在(zai)(zai)(zai)發生L+8→γ轉變時，鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減(jian)少，奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增加(jia)，致(zhi)使(shi)碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)隨(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)減(jian)小(xiao)(xiao)逐漸增大(da)。而對于鉬(mu)和(he)鉻，它們在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)小(xiao)(xiao)于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導(dao)致(zhi)鉬(mu)和(he)鉻的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系數(shu)隨(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)減(jian)小(xiao)(xiao)而逐漸減(jian)小(xiao)(xiao)，如圖2-100所示。
在10MPa 和100MPa下，各元(yuan)素(su)分(fen)(fen)配(pei)系數隨液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數的變化規律與0.1MPa的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-101所(suo)示。而在1000MPa下，除凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初期（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數十分(fen)(fen)接近于1時）固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由單一鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8組成外，在后(hou)續凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)，由于發生了共晶(jing)(jing)轉變L→y+8,固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的量均隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數的減(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而增(zeng)大，因而各元(yuan)素(su)分(fen)(fen)配(pei)系數為(wei)平滑曲線(xian)，無明(ming)顯(xian)拐點(dian)出(chu)(chu)現，如圖2-101所(suo)示。此外，隨著(zhu)壓力的增(zeng)加(jia)(jia)，鉬和錳的分(fen)(fen)配(pei)系數均減(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，且(qie)錳的減(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)幅度大于鉬，因而壓力有利于枝晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉬和錳的富(fu)集，進而加(jia)(jia)劇了鉬和錳的微(wei)觀偏析，如圖2-102所(suo)示。對(dui)于元(yuan)素(su)碳(tan)、氮(dan)和鉻(ge)，元(yuan)素(su)分(fen)(fen)配(pei)系數隨著(zhu)壓增(zeng)加(jia)(jia)而增(zeng)大，且(qie)始終小(xiao)(xiao)于1,因而增(zeng)加(jia)(jia)壓力有助于緩解其(qi)(qi)在枝晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)富(fu)集，從而減(jian)(jian)(jian)輕碳(tan)、氮(dan)和鉻(ge)的微(wei)觀偏析。對(dui)于硅(gui)(gui)元(yuan)素(su)，壓力一定時，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)其(qi)(qi)分(fen)(fen)配(pei)系數從小(xiao)(xiao)于1逐步(bu)向大于1過渡(du)，使得枝晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的濃度呈現出(chu)(chu)先增(zeng)大后(hou)減(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)的趨勢；而當壓力增(zeng)加(jia)(jia)到1000MPa時，整(zheng)個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的分(fen)(fen)配(pei)系數始終大于1,枝晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的濃度隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數的減(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而減(jian)(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，進而導致枝晶(jing)(jing)界處貧硅(gui)(gui)，偏析加(jia)(jia)劇。
6. 元(yuan)素擴(kuo)散系數(shu)
擴散是(shi)指晶體(ti)(ti)中原(yuan)子(zi)（或(huo)離子(zi)）由熱運動(dong)產生的(de)(de)(de)遷移過程，合金元(yuan)素的(de)(de)(de)擴自(zi)始(shi)至終貫穿金屬或(huo)者合金發生相變、組織(zhi)轉變、結晶和再結晶等過程。各(ge)元(yuan)素的(de)(de)(de)擴散系(xi)數D是(shi)體(ti)(ti)系(xi)的(de)(de)(de)動(dong)態性質之一，由菲克第一定律可知，擴散系(xi)數是(shi)元(yuan)素在單(dan)(dan)位時間(jian)每單(dan)(dan)位濃(nong)度梯度的(de)(de)(de)條件下沿擴散方向垂直通(tong)過單(dan)(dan)位面積的(de)(de)(de)質量或(huo)物質的(de)(de)(de)量，可由阿(a)倫尼烏(wu)斯方程進行描(miao)述(shu)，即
式中(zhong)，kb為(wei)玻(bo)爾(er)茲(zi)曼常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)活(huo)(huo)能(neng)；T為(wei)溫度；A為(wei)常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適用(yong)于(yu)(yu)所有類型的(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)過(guo)程，不(bu)同(tong)元(yuan)素(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)區別(bie)僅(jin)僅(jin)在于(yu)(yu)A和(he)ΔGm的(de)(de)(de)不(bu)同(tong)。從式（2-178)可以(yi)看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)活(huo)(huo)能(neng)ΔGm的(de)(de)(de)增大(da)而減(jian)(jian)小(xiao)；反(fan)之，激(ji)活(huo)(huo)能(neng)ΔGm越(yue)小(xiao)，元(yuan)素(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)越(yue)大(da)，元(yuan)素(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)越(yue)容(rong)易。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)固過(guo)程中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)各元(yuan)素(su)在不(bu)同(tong)壓(ya)力(li)(li)下的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)如圖2-103所示。鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)元(yuan)素(su)i(i=碳(tan)、氮(dan)、錳、鉬(mu)、鉻和(he)硅(gui)）的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)比奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)大(da)1~2個數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)級，這主要是由(you)于(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)晶胞(bao)（面心立方(fang)）的(de)(de)(de)致密(mi)度為(wei)0.74,大(da)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)晶胞(bao)（體(ti)心立方(fang)）的(de)(de)(de)致密(mi)度（0.68),而致密(mi)度大(da)的(de)(de)(de)晶體(ti)結構中(zhong)，原子(zi)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)激(ji)活(huo)(huo)能(neng)較高，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)。此(ci)(ci)外，間隙原子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)激(ji)活(huo)(huo)能(neng)均(jun)比置換原子(zi)的(de)(de)(de)小(xiao)［145],因此(ci)(ci)元(yuan)素(su)碳(tan)和(he)氮(dan)無論在鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)還是奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)比元(yuan)素(su)錳、鉬(mu)、鉻和(he)硅(gui)的(de)(de)(de)大(da)2~3個數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)級，如圖2-103所示。同(tong)時(shi)隨(sui)著壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)(jia)，碳(tan)和(he)氮(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化量(liang)均(jun)大(da)于(yu)(yu)錳、鉬(mu)、鉻和(he)硅(gui)；增加(jia)(jia)(jia)壓(ya)力(li)(li)減(jian)(jian)小(xiao)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了(le)氮(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)；增加(jia)(jia)(jia)壓(ya)力(li)(li)減(jian)(jian)小(xiao)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，但增大(da)了(le)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)(jia)(jia)速了(le)其(qi)中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)。因此(ci)(ci)，增加(jia)(jia)(jia)壓(ya)力(li)(li)對(dui)不(bu)同(tong)元(yuan)素(su)在不(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)不(bu)同(tong)，但總體(ti)來講(jiang)，壓(ya)力(li)(li)對(dui)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)較小(xiao)，在100MPa以(yi)內(nei)可以(yi)忽略。
7. 晶粒形(xing)核
a. 臨界形核半徑
根據經典形核(he)理論可知，均(jun)質形核(he)過程中(zhong)臨形核(he)半徑r與相(xiang)變驅動(dong)力ΔGL→S,P之間的關系(xi)為
在(zai)19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)可由(you)Thermo-Calc 熱力(li)學軟(ruan)件進(jin)行(xing)計算，結果如圖2-104所示。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)變(bian)化規律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數基(ji)本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)(ti)系在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)(ning)固(gu)(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)隨(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數的(de)(de)減(jian)小呈現(xian)出(chu)先(xian)增大(da)后(hou)減(jian)小的(de)(de)趨勢。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初期發(fa)生(sheng)L→8轉變(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(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(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行(xing)而不(bu)斷(duan)增大(da)，直至發(fa)生(sheng)L+8→γ轉變(bian)。此(ci)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)達到峰值，且壓(ya)力(li)越(yue)大(da)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)峰值越(yue)小，而達到峰值時(shi)的(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數越(yue)大(da)，因此(ci)加壓(ya)有助于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)提(ti)前達到峰值；隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)繼續(xu)進(jin)行(xing)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)不(bu)斷(duan)減(jian)小，直至鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而凝(ning)(ning)固(gu)(gu)壓(ya)力(li)為1000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)在(zai)整個(ge)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)呈持續(xu)增大(da)的(de)(de)趨勢。
相(xiang)比(bi)之下(xia)，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的凝固過(guo)程中(zhong)，無論L→Y、L+8→y,還是L→8+y轉(zhuan)變(bian)(bian)，奧氏體(ti)(ti)相(xiang)γ作為生(sheng)(sheng)成(cheng)相(xiang)，其相(xiang)變(bian)(bian)驅動力(li)變(bian)(bian)化呈(cheng)單調性，均隨著壓力(li)的增(zeng)加(jia)而增(zeng)大。因此，增(zeng)加(jia)壓力(li)有助(zhu)于(yu)(yu)(yu)提升凝固過(guo)程相(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)趨(qu)勢，即均增(zeng)大了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)過(guo)程中(zhong)生(sheng)(sheng)成(cheng)相(xiang)的相(xiang)變(bian)(bian)驅動力(li)，有利(li)于(yu)(yu)(yu)促進(jin)19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)凝固過(guo)程的進(jin)行，這主(zhu)要是因為鐵素體(ti)(ti)相(xiang)δ和奧氏體(ti)(ti)相(xiang)γ的比(bi)體(ti)(ti)積均小于(yu)(yu)(yu)液(ye)相(xiang)。
根(gen)據式（2-179),不同壓力下晶粒(li)的(de)臨界形核半徑與相變驅動力的(de)關系(xi)為
b. 形核率
單位(wei)體(ti)積液相在單位(wei)時間內所形(xing)成(cheng)的晶(jing)核(he)(he)數目稱為形(xing)核(he)(he)率(lv)，經典形(xing)核(he)(he)理論給出了形(xing)核(he)(he)率(lv)N與(yu)擴散激活(huo)能(neng)ΔGm和(he)形(xing)核(he)(he)功ΔG*之(zhi)間的關系，即
從式(shi)（2-185)中可(ke)以(yi)看出，形核(he)功ΔG隨著相變(bian)驅(qu)動力(li)ΔGL→s,P的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)而減小，因此增(zeng)(zeng)加凝固壓(ya)力(li)有利(li)于形核(he)功ΔG的(de)(de)(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)(zeng)大(da)形核(he)率N.此外，從壓(ya)力(li)對擴散(san)系(xi)數(shu)的(de)(de)(de)影響可(ke)以(yi)得(de)出，隨著壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加，擴散(san)激活能(neng)ΔGm的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)較(jiao)(jiao)小，在較(jiao)(jiao)低壓(ya)力(li)下(xia)，擴散(san)激活能(neng)ΔG的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)可(ke)以(yi)忽略。結合(he)式(shi)（2-183)可(ke)知，加壓(ya)通(tong)過減小形核(he)功ΔG,使得(de)形核(he)率N呈指數(shu)增(zeng)(zeng)長，達(da)到細(xi)化(hua)晶粒的(de)(de)(de)效果。
8. 密(mi)度和熱膨脹系(xi)數(shu)
密(mi)度(du)(du)(du)表示物質疏(shu)密(mi)程(cheng)度(du)(du)(du)，H13密(mi)度(du)(du)(du)隨(sui)壓(ya)力(li)(li)(li)和(he)(he)溫度(du)(du)(du)的變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)如(ru)圖2-105所(suo)示。其中，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)L2分(fen)(fen)別(bie)(bie)對應H13凝固(gu)過程(cheng)中的相(xiang)變(bian)開(kai)始和(he)(he)結束點(dian)；S1和(he)(he)S2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同壓(ya)力(li)(li)(li)下(xia)H13的固(gu)相(xiang)點(dian)；E1和(he)(he)E2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同壓(ya)力(li)(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L→γ開(kai)始點(dian)；B1和(he)(he)B2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同壓(ya)力(li)(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L+8→y開(kai)始點(dian)；L1和(he)(he)L2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同壓(ya)力(li)(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L→8開(kai)始點(dian)，即H13的凝固(gu)開(kai)始點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)L2Lo(1000MPa)表示液相(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)(du)的變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)，相(xiang)應固(gu)相(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)(du)的變(bian)化(hua)曲(qu)線(xian)分(fen)(fen)別(bie)(bie)如(ru)線(xian)S1So和(he)(he)S2So所(suo)示。線(xian)L2Lo和(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)S1So相(xiang)互重合，表明壓(ya)力(li)(li)(li)從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)力(li)(li)(li)對固(gu)相(xiang)液相(xiang)密(mi)度(du)(du)(du)以及熱(re)膨(peng)脹系數的影響(xiang)幾乎可以忽略不(bu)計，熱(re)膨(peng)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混合(he)相(xiang)密(mi)(mi)度(du)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的變(bian)化(hua)(hua)規律。當溫(wen)(wen)度(du)一定時，壓力從0.1MPa 增(zeng)加(jia)至1000MPa,混合(he)相(xiang)密(mi)(mi)度(du)變(bian)化(hua)(hua)幅度(du)較大，其主要原因如下：
a. 加壓提高了固(gu)（S1→S2)、液相(xiang)溫度（L→L2),使得凝固(gu)區(qu)間向高溫區(qu)移動（S,L1S2L2),進而導致在(zai)溫度一(yi)定時，混合相(xiang)中固(gu)相(xiang)的體積分數(shu)增大，液相(xiang)體積分數(shu)相(xiang)應(ying)減(jian)小。
b. 混合相中(zhong)，固相密(mi)度(du)（8和γ)大(da)于液相密(mi)度(du)，且隨(sui)壓力的(de)變(bian)化幅度(du)較小。
此(ci)外，凝固過(guo)程中（S1L1和S2L2),密度(du)的波動(dong)主(zhu)要(yao)由相變(bian)（L→y;L+δ→Y和L→8)導致各(ge)相體積分數變(bian)化所(suo)導致。
9. 焓、凝固潛熱(re)以及比熱(re)
焓為(wei)熱力學中表(biao)示物質系統(tong)能量狀(zhuang)態的一個狀(zhuang)態參數，每千克(ke)物質的焓為(wei)比焓，即(ji)
式中，h為比(bi)焓(han)(han)；m為質量；U為內能；P為壓(ya)力(li)；V為體(ti)積。由式（2-186)可(ke)知，當(dang)(dang)內能和(he)質量一(yi)定(ding)時(shi)(shi)(shi)(shi)，比(bi)焓(han)(han)h與PV成正比(bi)。當(dang)(dang)壓(ya)力(li)小于1000MPa時(shi)(shi)(shi)(shi)，加壓(ya)對(dui)液相和(he)固相密度的影響幾乎可(ke)以忽略不(bu)計(ji)，因(yin)而對(dui)體(ti)積的影響微乎其微。那么，比(bi)焓(han)(han)主(zhu)要受壓(ya)力(li)的影響，當(dang)(dang)壓(ya)力(li)從0.1MPa增(zeng)加至1000MPa時(shi)(shi)(shi)(shi)，比(bi)焓(han)(han)明顯增(zeng)大(da)，但(dan)當(dang)(dang)壓(ya)力(li)低(di)于2MPa時(shi)(shi)(shi)(shi)，比(bi)焓(han)(han)幾乎保持不(bu)變(bian)，如圖2-106所示。在(zai)凝固過程中（L1S1和(he)L2S2),當(dang)(dang)溫度一(yi)定(ding)時(shi)(shi)(shi)(shi)，H13整個熱力(li)學體(ti)系(xi)的比(bi)焓(han)(han)隨壓(ya)力(li)的變(bian)化趨勢非常復雜，主(zhu)要原因(yin)如下(xia)：
a. 凝固過程中存(cun)在凝固潛熱的釋放，且潛熱釋放與固相(xiang)體積分數直(zhi)接相(xiang)關。
b. 當溫度一(yi)定時，固相體(ti)積分數隨不同壓力的變化而變化。
根據(ju)比(bi)(bi)焓(han)隨溫(wen)(wen)度的(de)變化曲(qu)線(xian)，可(ke)(ke)得H13的(de)凝(ning)固潛熱(re)(re)為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)(bi)焓(han)溫(wen)(wen)度變化曲(qu)線(xian)的(de)斜率可(ke)(ke)得，液(ye)、固相比(bi)(bi)熱(re)(re)分比(bi)(bi)為822.8J/(kg·K)和(he)679.5J/(kg·K).當壓力低于1000MPa時，凝(ning)固潛熱(re)(re)，液(ye)、固相比(bi)(bi)熱(re)(re)隨壓力的(de)變化均(jun)可(ke)(ke)忽略不計，如圖(tu)2-106所示。
