一、氮的固相溶解度模型
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 Hillert和Staffansson的正規溶(rong)體模(mo)型，每個(ge)狀態（相、間隙溶(rong)液和空位等(deng)）可(ke)由相應的能量表示，可(ke)使用兩個(ge)晶格，分別當作溶(rong)質(zhi)原子和間隙溶(rong)質(zhi)原子。因(yin)為(wei)(wei)大量的間隙位置不(bu)被占用，這(zhe)些空位則被視為(wei)(wei)額外的元素（Va).基于(yu)此(ci)模(mo)型，可(ke)建立(li)氮(dan)在(zai)固相高氮(dan)不(bu)銹鋼體系中的溶(rong)解度模(mo)型，以預測氮(dan)在(zai)固相中的平(ping)衡氮(dan)含(han)量或飽(bao)和滲氮(dan)量并分析(xi)其影響因(yin)素。
考慮(lv)到固(gu)態(tai)與(yu)熔體(ti)的(de)不同，以Fe-Cr-Mn-N合金體(ti)系為例，在固(gu)態(tai)合金中各元素的(de)摩爾分數（xN、xi)可以轉化為相應的(de)位(wei)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相中固相溶(rong)解度(du)模型的建立
對于Fe-Cr-Mn-N系(xi)合金體(ti)系(xi)，在固態奧氏體(ti)（面心立方結構）相區，氣相和奧氏體(ti)相的(de)平衡方程可表達為
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(ti)(ti)(ti)系，在鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相（體(ti)(ti)(ti)心立方結(jie)構）中，鐵(tie)晶格中每個填入間隙(xi)位置(zhi)的(de)氮(dan)原子都會阻礙該間隙(xi)位置(zhi)的(de)最近鄰的(de)三個間隙(xi)位置(zhi)被(bei)其他氮(dan)原子占據。因此(ci)，氣相與鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相的(de)平(ping)衡(heng)方程可(ke)表(biao)達為下式：
3. 合金中奧氏(shi)體數量和液相線的確定
明確合金凝固過(guo)程(cheng)的(de)(de)(de)相轉變，是通(tong)過(guo)模型計算(suan)氮(dan)固相溶(rong)解度的(de)(de)(de)一個重要基礎。其(qi)中，確定鋼種的(de)(de)(de)液相線(xian)溫度TL和奧氏(shi)體(ti)與鐵素(su)體(ti)的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)或比例尤為(wei)重要。近年(nian)來(lai)，研究人員利用(yong)熱(re)(re)力學數(shu)據計算(suan)了(le)合金元素(su)與相平衡的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)，以鋼的(de)(de)(de)化(hua)學成分和熱(re)(re)處理溫度作為(wei)計算(suan)奧氏(shi)體(ti)數(shu)量(liang)的(de)(de)(de)基礎，根據SGTE熱(re)(re)力學數(shu)據庫進行計算(suan)，得出奧氏(shi)體(ti)線(xian)性方程(cheng)式(shi)如下：
根(gen)據鋼(gang)的化學成(cheng)分和固溶(rong)溫(wen)度(du)(du)，按此方(fang)程式即可(ke)計算(suan)出在(zai)不(bu)同溫(wen)度(du)(du)下的奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)數(shu)(shu)量(liang)(liang)，計算(suan)數(shu)(shu)據與(yu)實驗(yan)結果吻(wen)合(he)得很(hen)好。吳忠忠等利用奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)線(xian)性方(fang)程和固溶(rong)實驗(yan)研究了不(bu)同固溶(rong)溫(wen)度(du)(du)下各相的含量(liang)(liang)，奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)線(xian)性方(fang)程理論(lun)計算(suan)的奧氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)數(shu)(shu)量(liang)(liang)與(yu)實驗(yan)值吻(wen)合(he)得很(hen)好，精確度(du)(du)很(hen)高(gao)。
利用(yong)固相(xiang)(xiang)(xiang)氮(dan)溶解度(du)(du)(du)(du)模型，可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地計(ji)算(suan)出(chu)Fe-Cr-Mn-N系合金在(zai)各溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)區間(jian)的(de)(de)(de)氮(dan)溶解度(du)(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)。通過擬合前人的(de)(de)(de)研(yan)究成果(guo)和奧氏(shi)體(ti)(ti)線(xian)(xian)(xian)性方(fang)程，可(ke)以(yi)確(que)定(ding)固相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵素體(ti)(ti)含量(liang)為(wei)80%是鐵素體(ti)(ti)和奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)理論分界(jie)(jie)點，鐵素體(ti)(ti)含量(liang)大于80%為(wei)鐵素體(ti)(ti)區域，該分界(jie)(jie)點即為(wei)氮(dan)溶解度(du)(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)上鐵素體(ti)(ti)全部轉(zhuan)變(bian)為(wei)奧氏(shi)體(ti)(ti)的(de)(de)(de)拐點。根據鋼種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)(xian)(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)，可(ke)以(yi)方(fang)便(bian)地確(que)定(ding)氮(dan)溶解度(du)(du)(du)(du)曲線(xian)(xian)(xian)上由液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)為(wei)鐵素體(ti)(ti)的(de)(de)(de)拐點溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)。鋼種(zhong)(zhong)不(bu)同，液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)(xian)(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)表達式也不(bu)盡(jin)相(xiang)(xiang)(xiang)同［54].在(zai)本研(yan)究中(zhong)(zhong)采用(yong)下式來計(ji)算(suan)鋼種(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)(xian)(xian)溫(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)TL.
4. 氮的(de)固相溶(rong)解度模型的(de)驗(yan)證
利用(yong)(yong)前(qian)人實(shi)(shi)驗數據，驗證氮的固相溶(rong)解度模(mo)型(xing)的準(zhun)確性(xing)。李(li)光(guang)強等(deng)對氮在合金體系(xi)中的溶(rong)解度進行了(le)實(shi)(shi)驗研究(jiu)，直接(jie)用(yong)(yong)高純氮氣(qi)在1473K、0.1MPa下高溫電阻爐內進行滲氮實(shi)(shi)驗，爐管兩端封閉以形成(cheng)穩定的氣(qi)氛。該研究(jiu)的實(shi)(shi)驗鋼種(zhong)成(cheng)分(fen)和固相滲氮后的氮含量見表2-10。利用(yong)(yong)上述氮溶(rong)解度模(mo)型(xing)進行計(ji)算(suan)(suan)，其理論計(ji)算(suan)(suan)值與(yu)實(shi)(shi)驗值比(bi)較(jiao)如圖2-43所示，氮溶(rong)解度的模(mo)型(xing)計(ji)算(suan)(suan)值與(yu)測(ce)量值吻合良好(hao)。
Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和Fe20.53Cr11.63Mn合金體(ti)系在不同(tong)氮氣壓力條件下，進行了(le)低溫(wen)(wen)奧氏體(ti)、高溫(wen)(wen)奧氏體(ti)和δ-Fe的(de)(de)固相滲氮實(shi)驗(yan)研究。本(ben)模型的(de)(de)計(ji)算結(jie)果與(yu)其實(shi)驗(yan)結(jie)果的(de)(de)對比(bi)見(jian)圖(tu)2-44和圖(tu)2-45。從圖(tu)中可以看到(dao)，實(shi)驗(yan)值(zhi)與(yu)模型的(de)(de)計(ji)算值(zhi)吻合得很好(hao)，尤(you)其在δ-Fe相吻合得更(geng)好。但(dan)對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合金體(ti)(ti)系在奧(ao)氏體(ti)(ti)相中的實驗(yan)點偏離(li)計算(suan)曲(qu)線(xian)較大，如圖(tu)2-44(a)所示。這可能是由于(yu)在建立模型的過程中忽略了(le)δ-Fe相和γ奧氏體(ti)兩相共存(cun)階段溶解度的(de)計算，導致(zhi)模型的(de)計算值與(yu)實驗值存(cun)在一定(ding)的(de)偏差。
二(er)、固(gu)相(xiang)合金體系中氮溶解度(du)模(mo)型(xing)的相(xiang)關研(yan)究
面(mian)心立方結構鐵中(zhong)氮(dan)的(de)(de)濃度(du)(du)可由奧氏體相(xiang)與氮(dan)氣(qi)之間的(de)(de)平(ping)衡實驗得到，目前(qian)多數(shu)實驗都在912~1394℃范(fan)圍內(nei)，當溫度(du)(du)更高時，固體表面(mian)的(de)(de)氣(qi)體成(cheng)分具有(you)明顯的(de)(de)不(bu)確定性。Hillert和Jarl、曲英和Wada-Pehlk等分別給出了鐵中(zhong)氮(dan)濃度(du)(du)與溫度(du)(du)和氮(dan)氣(qi)壓力(li)的(de)(de)關系式(shi)：
Tsuchiyama等將(jiang)厚度(du)(du)(du)為0.25~3.0mm的(de)(de)(de)Fe-Cr-Mn 系合(he)金試(shi)樣(yang)置(zhi)于0.1MPa的(de)(de)(de)氮(dan)氣氛(fen)中(zhong)(zhong)，在1473K溫(wen)度(du)(du)(du)下(xia)(xia)滲氮(dan)。滲氮(dan)60min后，厚度(du)(du)(du)為0.25mm的(de)(de)(de)Fe12.5Cr 合(he)金試(shi)樣(yang)中(zhong)(zhong)滲氮(dan)反應(ying)達(da)(da)到平(ping)衡，試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)平(ping)均氮(dan)含(han)量(liang)達(da)(da)到了0.30%,并(bing)且試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)平(ping)均氮(dan)含(han)量(liang)隨著合(he)金中(zhong)(zhong)鉻、錳元(yuan)素含(han)量(liang)的(de)(de)(de)增加而逐漸增加，對于實驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)金，滲氮(dan)反應(ying)平(ping)衡后試(shi)樣(yang)的(de)(de)(de)平(ping)均氮(dan)含(han)量(liang)達(da)(da)到1.95%.此外，對固(gu)(gu)態滲氮(dan)時鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)(du)(du)計算模型進(jin)行(xing)了簡化，并(bing)通過固(gu)(gu)相滲氮(dan)實驗數據進(jin)行(xing)修(xiu)正，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)氣壓(ya)力下(xia)(xia)Fe-Cr-Mn系不銹鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)溶(rong)(rong)解度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)近似表達(da)(da)式：
在(zai)前人研究(jiu)的(de)基礎(chu)上，Kunze和Rothe[50]計算和推導了氮(dan)(dan)在(zai)奧氏體Fe-Cr-Mn合金中的(de)溶解度，氮(dan)(dan)的(de)活度系(xi)數(shu)YN(以摩爾分數(shu)表示）與(yu)溫度及氮(dan)(dan)在(zai)合金中的(de)摩爾分數(shu)xN存在(zai)如下關系(xi)：
表2-11給(gei)出了1000~1200℃范圍(wei)內，N與合金元素Cr、Mn的活度(du)(du)相互(hu)作用(yong)(yong)系(xi)(xi)數和溫度(du)(du)之間的關系(xi)(xi)。根據Wagner模型，超額吉布斯自由(you)能可以用(yong)(yong)活度(du)(du)相互(hu)作用(yong)(yong)系(xi)(xi)數表示為(wei)
三(san)、固相合金(jin)體系(xi)中(zhong)氮溶解度的影響因素
利用已建立的(de)氮在(zai)固(gu)相(xiang)(xiang)不(bu)銹鋼中的(de)溶解度模型，可得出(chu)高(gao)氮不(bu)銹鋼在(zai)凝固(gu)過程中隨溫(wen)度變化時氮在(zai)不(bu)同相(xiang)(xiang)區的(de)溶解度變化曲線，以明晰氮氣分壓和鉻、錳(meng)等(deng)典(dian)型合金元素對氮溶解的(de)影響。
研究結果表明，在(zai)凝固(gu)過程中氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)受相(xiang)(xiang)轉變的(de)(de)(de)(de)影響明顯，在(zai)相(xiang)(xiang)變點處氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)會(hui)(hui)有突變。隨著鋼液溫度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降低(di)，氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)會(hui)(hui)逐漸增(zeng)加(jia)；在(zai)凝固(gu)初(chu)期，δ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)產生導(dao)致(zhi)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)急劇降低(di)；當鋼中開(kai)始析出(chu)γ相(xiang)(xiang)時，氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)又(you)會(hui)(hui)增(zeng)大，并(bing)且隨著γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)多，氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)逐漸增(zeng)大。固(gu)液兩相(xiang)(xiang)區氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)最(zui)小(xiao)，在(zai)析出(chu)的(de)(de)(de)(de)高溫鐵素體與液相(xiang)(xiang)界面(mian)處最(zui)容易產生氮(dan)氣泡。在(zai)實際(ji)冶煉過程中，8相(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)(de)氮(dan)溶(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)決定了在(zai)凝固(gu)過程中是否產生氮(dan)氣孔。
1. 氮(dan)氣(qi)壓力對合金體(ti)系氮(dan)溶解(jie)度的影響
我們利用(yong)建立的氮(dan)(dan)(dan)在不(bu)(bu)銹鋼熔(rong)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)(zhong)及氮(dan)(dan)(dan)在γ相(xiang)、δ相(xiang)和α相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的溶解度模型(xing)，對Fe-18Cr-18Mn合(he)金體(ti)(ti)系在不(bu)(bu)同(tong)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件下(xia)，氮(dan)(dan)(dan)在該(gai)合(he)金體(ti)(ti)系不(bu)(bu)同(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的溶解度進行了(le)計算，結果如圖2-46所(suo)示。隨著體(ti)(ti)系氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)的增(zeng)加，δ-Fe相(xiang)區(qu)逐漸減小(xiao)，當(dang)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)增(zeng)至(zhi)0.6MPa時，8-Fe相(xiang)完全(quan)消失，凝(ning)(ning)固過程中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)直接由液相(xiang)進入γ奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)區(qu)。提高體(ti)(ti)系氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)不(bu)(bu)僅可以提高各相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的溶解度，還(huan)可以減小(xiao)δ-Fe區(qu)域(yu)，有效地抑制凝(ning)(ning)固過程中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的析出。目前，常(chang)見的高氮(dan)(dan)(dan)鋼制備工藝基本(ben)上(shang)都是采用(yong)增(zeng)加氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓力(li)，如高壓氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下(xia)的感應熔(rong)煉、高壓氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下(xia)的電渣重(zhong)熔(rong)、高壓電弧爐熔(rong)煉等。
2. 合金成分(fen)對(dui)合金體系氮溶解度(du)的(de)影響
研究(jiu)表明，Cr、Mn等常用合金(jin)元(yuan)素均(jun)能增(zeng)大(da)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)固(gu)相(xiang)溶解(jie)(jie)度(du)。為了(le)探究(jiu)合金(jin)元(yuan)素含量(liang)對氮(dan)(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶解(jie)(jie)度(du)的(de)(de)影(ying)響(xiang)規律，Tsuchiyama等基于實驗(yan)繪制了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)氣壓力下Fe-Cr和Fe-Mn二元(yuan)合金(jin)的(de)(de)平(ping)衡氮(dan)(dan)(dan)含量(liang)與Cr或Mn含量(liang)的(de)(de)關系［圖(tu)(tu)2-47(a)].結果表明，提高(gao)兩(liang)種元(yuan)素的(de)(de)含量(liang)都增(zeng)加了(le)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)，其中Cr元(yuan)素較Mn元(yuan)素更能有效(xiao)地增(zeng)加鋼中氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)。例如，添(tian)加23%Cr可增(zeng)加平(ping)衡氮(dan)(dan)(dan)含量(liang)至(zhi)超高(gao)氮(dan)(dan)(dan)（1%N)的(de)(de)水平(ping)，而添(tian)加25%Mn時平(ping)衡氮(dan)(dan)(dan)含量(liang)也僅能達到0.15%。圖(tu)(tu)2-47(b)所(suo)(suo)示(shi)的(de)(de)等氮(dan)(dan)(dan)含量(liang)圖(tu)(tu)也證實了(le)這一點，達到相(xiang)同(tong)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶解(jie)(jie)度(du)所(suo)(suo)需的(de)(de)Cr含量(liang)明顯低(di)于Mn含量(liang)。
即(ji)便(bian)如此，Mn也是高(gao)氮(dan)鋼中(zhong)(zhong)一(yi)種(zhong)重要的(de)(de)(de)合金元(yuan)素(su)，因此，Cr和(he)Mn同(tong)時添加(jia)對(dui)平衡氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)影(ying)響也是研究的(de)(de)(de)重點(dian)之(zhi)一(yi)。圖2-47(a)進一(yi)步出了Fe-20Mn-Cr三(san)元(yuan)基合金中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)平衡氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)與Cr含(han)(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)關系(xi)。值(zhi)得注(zhu)意(yi)的(de)(de)(de)是，在Fe-20Mn-Cr合金中(zhong)(zhong)實驗測量(liang)(liang)的(de)(de)(de)氮(dan)含(han)(han)量(liang)(liang)，遠高(gao)于(yu)Fe-20Mn與Fe-Cr系(xi)氮(dan)溶解(jie)(jie)度(du)的(de)(de)(de)加(jia)和(he)。這(zhe)意(yi)味著Cr和(he)Mn的(de)(de)(de)協同(tong)作(zuo)用(yong)顯著提高(gao)了鋼中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)。這(zhe)反映(ying)了Cr、Mn和(he)N這(zhe)三(san)種(zhong)元(yuan)素(su)之(zhi)間存(cun)在相互作(zuo)用(yong)，具體表現為溶解(jie)(jie)度(du)表達式中(zhong)(zhong)Cr、Mn元(yuan)素(su)對(dui)N的(de)(de)(de)二階交叉(cha)活度(du)相互作(zuo)用(yong)系(xi)數較大(da)。
除了合金元(yuan)素(su)(su)含量對氮溶解度(du)高低的(de)(de)影(ying)(ying)響，不銹鋼中不同(tong)合金元(yuan)素(su)(su)對凝固過程中不同(tong)相區氮溶解度(du)的(de)(de)變化也具有顯著的(de)(de)影(ying)(ying)響，一(yi)般可分為兩(liang)大類進行討(tao)論，即鐵素(su)(su)體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)(su)（Cr、Mo和Si等）和奧氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元(yuan)素(su)(su)（Ni、Mn、C和N等）。
在(zai)(zai)0.1MPa下幾種Fe-Cr合金中(zhong)(zhong)(zhong)氮溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨著溫度(du)(du)(du)(du)(du)變化的(de)規律如圖2-42所示。存在(zai)(zai)如下特(te)點：隨著凝(ning)固的(de)進行(xing)，氮溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)(zai)8-Fe 區(qu)(qu)域出現突降，到(dao)奧氏(shi)體區(qu)(qu)域氮含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)又急劇增加。隨著合金中(zhong)(zhong)(zhong)Cr含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)增加，氮溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)快速上升，但在(zai)(zai)各溫度(du)(du)(du)(du)(du)范圍中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)上升幅度(du)(du)(du)(du)(du)不同(tong)，尤其(qi)在(zai)(zai)奧氏(shi)體區(qu)(qu)的(de)升幅特(te)別大。當Cr含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)高于8.1%時(shi)，奧氏(shi)體區(qu)(qu)的(de)氮溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)已明顯大于相(xiang)應液(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮的(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)。同(tong)時(shi)，隨著Cr含(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)提高，凝(ning)固過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)8-Fe區(qu)(qu)域也(ye)逐漸增大。
相(xiang)反地，鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)成元素，可(ke)(ke)使(shi)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區域逐漸減(jian)小。圖2-48(a)為(wei)不(bu)同Mn含量(liang)(liang)(liang)鋼(gang)（合(he)金(jin)成分見表2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)隨(sui)溫度(du)變(bian)化(hua)的(de)(de)曲(qu)線。結果(guo)表明：隨(sui)著Mn含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)提高(gao)，在液(ye)相(xiang)與固相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)也(ye)會隨(sui)之增大；Mn是(shi)強奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)成元素，隨(sui)著Mn含量(liang)(liang)(liang)的(de)(de)提高(gao)，凝(ning)固過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)區逐漸減(jian)小，甚至可(ke)(ke)能(neng)消失。從(cong)圖中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼(gang)的(de)(de)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)計(ji)算結果(guo)可(ke)(ke)以看(kan)出，在凝(ning)固過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)未出現(xian)8相(xiang)區。同時，利用(yong)建立的(de)(de)固相(xiang)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)模型對Fe-4Cr-16Mn合(he)金(jin)進行(xing)了計(ji)算，結果(guo)如圖2-48(b)所(suo)示。從(cong)圖中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)(ke)以看(kan)出，在Fe-4Cr-16Mn合(he)金(jin)體(ti)(ti)(ti)系從(cong)液(ye)相(xiang)凝(ning)固的(de)(de)過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)也(ye)沒有(you)出現(xian)δ-Fe相(xiang)區，與文獻中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)報道一致。因此，適當提高(gao)合(he)金(jin)體(ti)(ti)(ti)系中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)形(xing)(xing)成元素的(de)(de)含量(liang)(liang)(liang)，有(you)助(zhu)于減(jian)少氮(dan)(dan)在其凝(ning)固過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)析出趨(qu)勢(shi)，從(cong)而(er)有(you)效避(bi)免高(gao)氮(dan)(dan)鋼(gang)在凝(ning)固過程(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)氣(qi)孔的(de)(de)形(xing)(xing)成。
