一、氮(dan)的固相(xiang)溶解(jie)度模型
一般而言，不銹(xiu)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(gang)的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根據 Hillert和(he)Staffansson的正規溶(rong)體模型，每個狀態（相(xiang)、間(jian)隙溶(rong)液和(he)空(kong)位等）可由相(xiang)應的能量(liang)(liang)表(biao)示，可使用兩(liang)個晶(jing)格，分別當(dang)作溶(rong)質原子和(he)間(jian)隙溶(rong)質原子。因(yin)(yin)為大量(liang)(liang)的間(jian)隙位置不被占用，這些(xie)空(kong)位則被視(shi)為額外的元素（Va).基于此模型，可建立(li)氮(dan)在固相(xiang)高(gao)氮(dan)不銹(xiu)鋼體系中(zhong)(zhong)的溶(rong)解度模型，以預(yu)測氮(dan)在固相(xiang)中(zhong)(zhong)的平衡氮(dan)含量(liang)(liang)或飽和(he)滲氮(dan)量(liang)(liang)并分析其影(ying)響因(yin)(yin)素。
考慮到(dao)固態(tai)與熔體的(de)不同，以Fe-Cr-Mn-N合金體系(xi)為例，在固態(tai)合金中各元素(su)的(de)摩爾分(fen)數(shu)（xN、xi)可以轉化為相應的(de)位置分(fen)數(shu)（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)中固相(xiang)溶解度模型的建立
對于(yu)Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在固態奧氏(shi)體（面心立方(fang)結構）相(xiang)區，氣相(xiang)和奧氏(shi)體相(xiang)的平衡方(fang)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Fe-Cr-Mn-N系合(he)金體系，在(zai)鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)（體心立方結構）中(zhong)，鐵(tie)(tie)晶格中(zhong)每個填入間隙位置的(de)氮原(yuan)子都(dou)會(hui)阻(zu)礙(ai)該間隙位置的(de)最近鄰的(de)三個間隙位置被其他(ta)氮原(yuan)子占(zhan)據。因此(ci)，氣(qi)相(xiang)(xiang)與鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)的(de)平衡方程可(ke)表達為下式：
3. 合金(jin)中奧氏體數量和液相線的確定
明確合金凝固(gu)過程的(de)(de)相(xiang)轉變，是通過模型計算(suan)氮(dan)固(gu)相(xiang)溶解度的(de)(de)一(yi)個重(zhong)要(yao)基礎。其(qi)中，確定(ding)鋼種的(de)(de)液相(xiang)線溫(wen)度TL和奧氏體與鐵(tie)素體的(de)(de)數量或比例尤為(wei)重(zhong)要(yao)。近年來，研(yan)究(jiu)人員利用熱力學(xue)數據計算(suan)了(le)合金元素與相(xiang)平衡的(de)(de)關系，以鋼的(de)(de)化學(xue)成分(fen)和熱處(chu)理溫(wen)度作為(wei)計算(suan)奧氏體數量的(de)(de)基礎，根據SGTE熱力學(xue)數據庫(ku)進行計算(suan)，得出奧氏體線性(xing)方程式如下：
根據鋼的化(hua)學成分和固(gu)(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度(du)(du)，按此方程(cheng)式(shi)即可(ke)計算出(chu)在(zai)不同溫(wen)(wen)度(du)(du)下的奧(ao)氏(shi)體(ti)數量，計算數據與實(shi)驗結果吻合(he)得很(hen)好。吳忠忠等利用(yong)奧(ao)氏(shi)體(ti)線性(xing)方程(cheng)和固(gu)(gu)溶(rong)實(shi)驗研究了不同固(gu)(gu)溶(rong)溫(wen)(wen)度(du)(du)下各相(xiang)的含量，奧(ao)氏(shi)體(ti)線性(xing)方程(cheng)理論計算的奧(ao)氏(shi)體(ti)數量與實(shi)驗值(zhi)吻合(he)得很(hen)好，精(jing)確度(du)(du)很(hen)高。
利用固(gu)相(xiang)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)模型，可以方(fang)便地計算(suan)(suan)出Fe-Cr-Mn-N系合金在各(ge)溫(wen)度(du)(du)(du)區間(jian)的(de)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)曲線。通過擬(ni)合前人的(de)研究(jiu)成(cheng)果和奧(ao)氏(shi)體(ti)線性方(fang)程，可以確定固(gu)相(xiang)中鐵素(su)體(ti)含(han)量(liang)為(wei)(wei)(wei)80%是鐵素(su)體(ti)和奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)理論(lun)分界(jie)點(dian)，鐵素(su)體(ti)含(han)量(liang)大于80%為(wei)(wei)(wei)鐵素(su)體(ti)區域(yu)，該(gai)分界(jie)點(dian)即為(wei)(wei)(wei)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)曲線上(shang)(shang)鐵素(su)體(ti)全部轉變(bian)(bian)為(wei)(wei)(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)的(de)拐(guai)點(dian)。根據(ju)鋼(gang)種的(de)液(ye)(ye)相(xiang)線溫(wen)度(du)(du)(du)，可以方(fang)便地確定氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)曲線上(shang)(shang)由(you)液(ye)(ye)相(xiang)轉變(bian)(bian)為(wei)(wei)(wei)鐵素(su)體(ti)的(de)拐(guai)點(dian)溫(wen)度(du)(du)(du)。鋼(gang)種不(bu)同(tong)，液(ye)(ye)相(xiang)線溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)表達式也(ye)不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)［54].在本研究(jiu)中采(cai)用下式來計算(suan)(suan)鋼(gang)種的(de)液(ye)(ye)相(xiang)線溫(wen)度(du)(du)(du)TL.
4. 氮(dan)的固相(xiang)溶(rong)解度模型(xing)的驗證
利(li)用(yong)前人(ren)實(shi)驗(yan)數據，驗(yan)證氮(dan)的(de)固(gu)相溶解(jie)(jie)度模型(xing)的(de)準確性(xing)。李光強等(deng)對(dui)氮(dan)在合金(jin)體系(xi)中(zhong)的(de)溶解(jie)(jie)度進(jin)行(xing)了實(shi)驗(yan)研(yan)究，直接(jie)用(yong)高純氮(dan)氣(qi)在1473K、0.1MPa下高溫電(dian)阻(zu)爐(lu)(lu)內進(jin)行(xing)滲(shen)氮(dan)實(shi)驗(yan)，爐(lu)(lu)管兩端(duan)封閉以(yi)形成(cheng)穩定的(de)氣(qi)氛。該研(yan)究的(de)實(shi)驗(yan)鋼(gang)種成(cheng)分和固(gu)相滲(shen)氮(dan)后(hou)的(de)氮(dan)含量見表2-10。利(li)用(yong)上(shang)述氮(dan)溶解(jie)(jie)度模型(xing)進(jin)行(xing)計算(suan)，其(qi)理(li)論(lun)計算(suan)值與實(shi)驗(yan)值比較(jiao)如圖2-43所示，氮(dan)溶解(jie)(jie)度的(de)模型(xing)計算(suan)值與測量值吻合良(liang)好。
Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金(jin)體(ti)系在不同氮(dan)氣壓力條件下，進(jin)行了(le)低溫(wen)奧氏體(ti)、高(gao)溫(wen)奧氏體(ti)和(he)δ-Fe的(de)固相(xiang)滲(shen)氮實驗(yan)研究(jiu)。本模型(xing)的(de)計算結果與(yu)其實驗(yan)結果的(de)對比見圖(tu)2-44和(he)圖(tu)2-45。從圖(tu)中可(ke)以看到，實驗(yan)值(zhi)與(yu)模型(xing)的(de)計算值(zhi)吻(wen)合得很(hen)好，尤其在δ-Fe相吻(wen)合得更(geng)好(hao)。但對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系在(zai)(zai)奧氏體相中的實驗點偏離計算曲線較大，如(ru)圖(tu)2-44(a)所示。這可能是由(you)于(yu)在(zai)(zai)建立模(mo)型的過(guo)程中忽略了δ-Fe相和γ奧氏體兩相共存(cun)階段溶解度的(de)計算，導致模型的(de)計算值與實驗值存(cun)在一定的(de)偏差。
二(er)、固相合金體系中(zhong)氮溶解(jie)度(du)模型的相關研究
面(mian)心立方結構鐵中(zhong)氮(dan)的(de)(de)濃(nong)度可(ke)由奧(ao)氏體相與(yu)(yu)氮(dan)氣之間(jian)的(de)(de)平衡(heng)實驗(yan)得(de)到，目前多數實驗(yan)都在(zai)912~1394℃范(fan)圍內，當溫(wen)度更高(gao)時(shi)，固體表面(mian)的(de)(de)氣體成分具有明顯(xian)的(de)(de)不確定性。Hillert和(he)Jarl、曲(qu)英和(he)Wada-Pehlk等分別給出了鐵中(zhong)氮(dan)濃(nong)度與(yu)(yu)溫(wen)度和(he)氮(dan)氣壓力的(de)(de)關(guan)系(xi)式：
Tsuchiyama等(deng)將厚度(du)為0.25~3.0mm的(de)Fe-Cr-Mn 系合(he)(he)(he)金(jin)試(shi)樣(yang)置于0.1MPa的(de)氮氣(qi)氛中，在1473K溫(wen)度(du)下(xia)滲(shen)(shen)氮。滲(shen)(shen)氮60min后，厚度(du)為0.25mm的(de)Fe12.5Cr 合(he)(he)(he)金(jin)試(shi)樣(yang)中滲(shen)(shen)氮反應達到(dao)平衡(heng)，試(shi)樣(yang)的(de)平均(jun)氮含(han)量達到(dao)了(le)(le)0.30%,并且試(shi)樣(yang)的(de)平均(jun)氮含(han)量隨著(zhu)合(he)(he)(he)金(jin)中鉻、錳元素含(han)量的(de)增加而逐漸增加，對于實(shi)驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)(he)(he)金(jin)，滲(shen)(shen)氮反應平衡(heng)后試(shi)樣(yang)的(de)平均(jun)氮含(han)量達到(dao)1.95%.此外，對固態滲(shen)(shen)氮時鋼中氮的(de)溶(rong)解度(du)計(ji)算模(mo)型進行了(le)(le)簡化，并通過固相滲(shen)(shen)氮實(shi)驗數據進行修正(zheng)，給出(chu)了(le)(le)1473K、0.1MPa氮氣(qi)壓(ya)力下(xia)Fe-Cr-Mn系不銹鋼中氮溶(rong)解度(du)的(de)近似表達式：
在(zai)前人研(yan)究的(de)(de)基(ji)礎(chu)上，Kunze和(he)Rothe[50]計算和(he)推導了氮(dan)在(zai)奧氏體Fe-Cr-Mn合金中(zhong)的(de)(de)溶解度，氮(dan)的(de)(de)活度系數(shu)(shu)YN(以(yi)摩爾分數(shu)(shu)表示）與溫(wen)度及氮(dan)在(zai)合金中(zhong)的(de)(de)摩爾分數(shu)(shu)xN存在(zai)如下(xia)關(guan)系：
表2-11給(gei)出(chu)了1000~1200℃范圍內，N與合金元素Cr、Mn的活(huo)(huo)度相互(hu)作用系數和溫度之間的關系。根據Wagner模型，超額吉布斯自由能可以用活(huo)(huo)度相互(hu)作用系數表示為(wei)
三、固(gu)相合金(jin)體系中(zhong)氮溶解度的影響因素(su)
利(li)用已(yi)建立的氮(dan)在(zai)固相(xiang)不(bu)銹(xiu)鋼中的溶解度模型(xing)(xing)，可得出高氮(dan)不(bu)銹(xiu)鋼在(zai)凝固過(guo)程中隨溫度變化時氮(dan)在(zai)不(bu)同相(xiang)區(qu)的溶解度變化曲線，以明晰氮(dan)氣分壓和(he)鉻、錳等(deng)典(dian)型(xing)(xing)合金元(yuan)素(su)對氮(dan)溶解的影響(xiang)。
研(yan)究結果表明，在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)受相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)(de)(de)(de)影響明顯，在(zai)(zai)相(xiang)(xiang)變點處(chu)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)會有突變。隨(sui)著鋼液溫度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)降低，氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)會逐(zhu)漸(jian)增加；在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固初期，δ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)生(sheng)導致氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)急劇(ju)降低；當(dang)鋼中(zhong)開始析出γ相(xiang)(xiang)時(shi)，氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)又會增大，并且隨(sui)著γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)增多(duo)，氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)逐(zhu)漸(jian)增大。固液兩相(xiang)(xiang)區氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)最小，在(zai)(zai)析出的(de)(de)(de)(de)(de)高溫鐵素體與液相(xiang)(xiang)界面(mian)處(chu)最容(rong)易(yi)產(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)氣(qi)泡(pao)。在(zai)(zai)實際(ji)冶煉過程(cheng)中(zhong)，8相(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)決定(ding)了在(zai)(zai)凝(ning)(ning)固過程(cheng)中(zhong)是否產(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)氣(qi)孔。
1. 氮(dan)(dan)氣壓力(li)對合金體系(xi)氮(dan)(dan)溶解(jie)度的影響
我們(men)利用(yong)建立的氮(dan)在不(bu)銹鋼(gang)熔(rong)體(ti)(ti)中(zhong)(zhong)及(ji)氮(dan)在γ相(xiang)(xiang)、δ相(xiang)(xiang)和(he)α相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的溶(rong)解(jie)(jie)度模型，對Fe-18Cr-18Mn合(he)金體(ti)(ti)系在不(bu)同(tong)(tong)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)（0.02MPa、0.1MPa和(he)0.6MPa)條件下(xia)，氮(dan)在該合(he)金體(ti)(ti)系不(bu)同(tong)(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的溶(rong)解(jie)(jie)度進行了(le)計(ji)算(suan)，結果如圖2-46所(suo)示。隨著體(ti)(ti)系氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)的增(zeng)加，δ-Fe相(xiang)(xiang)區逐漸減小(xiao)(xiao)，當氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)增(zeng)至(zhi)0.6MPa時(shi)，8-Fe相(xiang)(xiang)完全消(xiao)失，凝(ning)固過程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)直接由(you)液相(xiang)(xiang)進入γ奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)區。提高(gao)(gao)(gao)(gao)體(ti)(ti)系氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)不(bu)僅可以提高(gao)(gao)(gao)(gao)各相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)氮(dan)的溶(rong)解(jie)(jie)度，還(huan)可以減小(xiao)(xiao)δ-Fe區域，有(you)效地抑制(zhi)凝(ning)固過程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)的析出。目前(qian)，常見的高(gao)(gao)(gao)(gao)氮(dan)鋼(gang)制(zhi)備(bei)工(gong)藝基本上都是(shi)采用(yong)增(zeng)加氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)壓(ya)力(li)，如高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)氛下(xia)的感應熔(rong)煉(lian)、高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)氮(dan)氣(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)氛下(xia)的電渣重(zhong)熔(rong)、高(gao)(gao)(gao)(gao)壓(ya)電弧(hu)爐熔(rong)煉(lian)等。
2. 合金(jin)(jin)成分對合金(jin)(jin)體系氮溶解度的(de)影響
研(yan)究(jiu)表明(ming)，Cr、Mn等常用合(he)(he)金元素(su)均(jun)能增大(da)氮(dan)(dan)的固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度(du)。為了探(tan)究(jiu)合(he)(he)金元素(su)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)對氮(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度(du)的影響規律(lv)，Tsuchiyama等基于實(shi)驗繪制了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓力(li)下Fe-Cr和Fe-Mn二元合(he)(he)金的平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)與Cr或Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的關系［圖2-47(a)].結果表明(ming)，提高兩種元素(su)的含(han)(han)(han)量(liang)(liang)都增加(jia)了氮(dan)(dan)的溶(rong)解(jie)度(du)，其(qi)中Cr元素(su)較Mn元素(su)更(geng)能有效地增加(jia)鋼中氮(dan)(dan)的溶(rong)解(jie)度(du)。例如，添加(jia)23%Cr可增加(jia)平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)至超高氮(dan)(dan)（1%N)的水(shui)平(ping)，而添加(jia)25%Mn時(shi)平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)也(ye)僅(jin)能達(da)到0.15%。圖2-47(b)所(suo)示的等氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)圖也(ye)證實(shi)了這一點，達(da)到相(xiang)同的氮(dan)(dan)固(gu)相(xiang)溶(rong)解(jie)度(du)所(suo)需(xu)的Cr含(han)(han)(han)量(liang)(liang)明(ming)顯低于Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)。
即(ji)便如(ru)此，Mn也是(shi)(shi)高氮(dan)(dan)鋼中(zhong)一種(zhong)重(zhong)(zhong)要的(de)(de)合(he)金(jin)元(yuan)素，因此，Cr和Mn同時添加(jia)對(dui)平(ping)衡氮(dan)(dan)含量(liang)(liang)的(de)(de)影響也是(shi)(shi)研究的(de)(de)重(zhong)(zhong)點之(zhi)一。圖2-47(a)進一步(bu)出了(le)Fe-20Mn-Cr三(san)元(yuan)基合(he)金(jin)中(zhong)的(de)(de)平(ping)衡氮(dan)(dan)含量(liang)(liang)與Cr含量(liang)(liang)的(de)(de)關系。值得注意的(de)(de)是(shi)(shi)，在Fe-20Mn-Cr合(he)金(jin)中(zhong)實(shi)驗測量(liang)(liang)的(de)(de)氮(dan)(dan)含量(liang)(liang)，遠高于Fe-20Mn與Fe-Cr系氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)的(de)(de)加(jia)和。這意味著Cr和Mn的(de)(de)協同作(zuo)(zuo)(zuo)用顯著提高了(le)鋼中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)度(du)。這反映了(le)Cr、Mn和N這三(san)種(zhong)元(yuan)素之(zhi)間存在相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)(zuo)用，具體(ti)表現為(wei)溶解(jie)度(du)表達式中(zhong)Cr、Mn元(yuan)素對(dui)N的(de)(de)二階交叉活度(du)相(xiang)互(hu)作(zuo)(zuo)(zuo)用系數較大。
除了合(he)(he)金(jin)(jin)元素含量對(dui)氮(dan)溶(rong)解(jie)度高低的影響(xiang)，不(bu)銹鋼中不(bu)同合(he)(he)金(jin)(jin)元素對(dui)凝固過(guo)程(cheng)中不(bu)同相區氮(dan)溶(rong)解(jie)度的變(bian)化也(ye)具有顯(xian)著的影響(xiang)，一般可分為兩(liang)大(da)類進行討論，即鐵素體形(xing)成(cheng)元素（Cr、Mo和(he)Si等）和(he)奧氏體形(xing)成(cheng)元素（Ni、Mn、C和(he)N等）。
在(zai)0.1MPa下幾種Fe-Cr合(he)金中(zhong)氮(dan)溶(rong)解度(du)隨著溫度(du)變化的(de)(de)(de)規律如(ru)圖2-42所示。存在(zai)如(ru)下特(te)點(dian)：隨著凝固的(de)(de)(de)進(jin)行，氮(dan)溶(rong)解度(du)在(zai)8-Fe 區域出現突降(jiang)，到奧氏體(ti)區域氮(dan)含量(liang)(liang)又(you)急(ji)劇增加。隨著合(he)金中(zhong)Cr含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增加，氮(dan)溶(rong)解度(du)快速上升(sheng)，但在(zai)各溫度(du)范(fan)圍中(zhong)的(de)(de)(de)上升(sheng)幅度(du)不同，尤其在(zai)奧氏體(ti)區的(de)(de)(de)升(sheng)幅特(te)別大(da)(da)(da)。當(dang)Cr含量(liang)(liang)高(gao)于8.1%時，奧氏體(ti)區的(de)(de)(de)氮(dan)溶(rong)解度(du)已(yi)明顯(xian)大(da)(da)(da)于相(xiang)應液相(xiang)中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)解度(du)。同時，隨著Cr含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)提高(gao)，凝固過程中(zhong)8-Fe區域也逐漸增大(da)(da)(da)。
相(xiang)反地(di)，鋼(gang)(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素，可(ke)使凝固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區域逐漸減小。圖(tu)2-48(a)為(wei)不同Mn含(han)量(liang)(liang)鋼(gang)(gang)（合金(jin)成(cheng)分(fen)見表(biao)2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)隨溫度(du)(du)變(bian)化的(de)(de)(de)(de)(de)(de)曲線。結果表(biao)明(ming)：隨著(zhu)Mn含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高，在(zai)液相(xiang)與固(gu)(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)(du)也會隨之增大；Mn是強(qiang)奧(ao)氏體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素，隨著(zhu)Mn含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)提高，凝固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)區逐漸減小，甚至可(ke)能消失。從(cong)圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼(gang)(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)計算結果可(ke)以(yi)看出(chu)，在(zai)凝固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)未出(chu)現8相(xiang)區。同時，利用建立(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)相(xiang)氮(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)(du)模型對Fe-4Cr-16Mn合金(jin)進行(xing)了(le)計算，結果如圖(tu)2-48(b)所示(shi)。從(cong)圖(tu)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看出(chu)，在(zai)Fe-4Cr-16Mn合金(jin)體(ti)系(xi)從(cong)液相(xiang)凝固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)也沒有出(chu)現δ-Fe相(xiang)區，與文(wen)獻中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)報道(dao)一致。因此，適當(dang)提高合金(jin)體(ti)系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)奧(ao)氏體(ti)形(xing)(xing)成(cheng)元素的(de)(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)(liang)，有助于減少氮(dan)(dan)在(zai)其凝固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)析出(chu)趨(qu)勢，從(cong)而有效避免(mian)高氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)在(zai)凝固(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)氣孔(kong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成(cheng)。
