一、氮的固相溶解度模型
一般而言，不(bu)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(gao)氮(dan)不銹(xiu)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(de)正(zheng)規溶(rong)(rong)體模(mo)型，每個狀(zhuang)態（相(xiang)(xiang)、間(jian)隙(xi)(xi)溶(rong)(rong)液和(he)空位(wei)等）可(ke)由相(xiang)(xiang)應的(de)能量表(biao)示，可(ke)使用兩(liang)個晶格，分(fen)別當作(zuo)溶(rong)(rong)質原(yuan)子(zi)和(he)間(jian)隙(xi)(xi)溶(rong)(rong)質原(yuan)子(zi)。因為大(da)量的(de)間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置不被(bei)占(zhan)用，這些空位(wei)則被(bei)視為額外的(de)元素（Va).基于(yu)此模(mo)型，可(ke)建立(li)氮在(zai)固(gu)相(xiang)(xiang)高氮不銹鋼體系(xi)中的(de)溶(rong)(rong)解度模(mo)型，以預測氮在(zai)固(gu)相(xiang)(xiang)中的(de)平(ping)衡氮含量或飽和(he)滲(shen)氮量并分(fen)析其(qi)影響(xiang)因素。
考慮到固態(tai)與熔(rong)體的不同，以(yi)Fe-Cr-Mn-N合(he)金(jin)體系為例，在固態(tai)合(he)金(jin)中各元素(su)的摩爾分(fen)數(shu)（xN、xi)可以(yi)轉化為相(xiang)應的位置分(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相中(zhong)固相溶解度模型的建立
對于Fe-Cr-Mn-N系合金體(ti)系，在固態奧氏(shi)(shi)體(ti)（面心立(li)方結構(gou)）相(xiang)區，氣相(xiang)和(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)相(xiang)的平衡方程可(ke)表達(da)為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對(dui)于Fe-Cr-Mn-N系(xi)合金體(ti)(ti)系(xi)，在鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相（體(ti)(ti)心立(li)方(fang)結構）中，鐵(tie)晶格中每個填入間隙位置(zhi)的氮(dan)原子都會(hui)阻礙該間隙位置(zhi)的最近鄰的三個間隙位置(zhi)被其(qi)他氮(dan)原子占據(ju)。因此，氣相與鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相的平衡方(fang)程可表達為下式(shi)：
3. 合金中奧氏體(ti)數量和液相線的確定(ding)
明確合金(jin)凝固(gu)過程(cheng)的相轉變，是通過模型計算氮(dan)固(gu)相溶解度的一個重要基礎。其中，確定(ding)鋼(gang)種(zhong)的液相線溫度TL和奧(ao)氏體(ti)(ti)與(yu)鐵素體(ti)(ti)的數量或比例尤為重要。近(jin)年來，研究(jiu)人員利(li)用(yong)熱力學(xue)數據(ju)計算了合金(jin)元素與(yu)相平衡的關系，以鋼(gang)的化(hua)學(xue)成分和熱處理溫度作為計算奧(ao)氏體(ti)(ti)數量的基礎，根據(ju)SGTE熱力學(xue)數據(ju)庫進行計算，得出奧(ao)氏體(ti)(ti)線性(xing)方程(cheng)式(shi)如下(xia)：
根據(ju)鋼的化學(xue)成分和固(gu)(gu)溶(rong)溫度(du)，按(an)此(ci)方程式(shi)即可計(ji)算(suan)出在不同溫度(du)下的奧氏(shi)體(ti)(ti)數(shu)量(liang)，計(ji)算(suan)數(shu)據(ju)與實驗結果吻合(he)(he)得很(hen)(hen)好(hao)。吳忠忠等利用(yong)奧氏(shi)體(ti)(ti)線(xian)(xian)性方程和固(gu)(gu)溶(rong)實驗研究了(le)不同固(gu)(gu)溶(rong)溫度(du)下各相(xiang)的含量(liang)，奧氏(shi)體(ti)(ti)線(xian)(xian)性方程理論計(ji)算(suan)的奧氏(shi)體(ti)(ti)數(shu)量(liang)與實驗值吻合(he)(he)得很(hen)(hen)好(hao)，精確(que)度(du)很(hen)(hen)高(gao)。
利用(yong)(yong)固相氮溶(rong)解度(du)(du)模型，可(ke)以(yi)方便地計算出Fe-Cr-Mn-N系合(he)金(jin)在(zai)各溫度(du)(du)區(qu)間的(de)氮溶(rong)解度(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)。通過擬合(he)前人的(de)研究(jiu)成果(guo)和奧氏體線(xian)性方程，可(ke)以(yi)確定固相中鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)為80%是鐵(tie)素(su)體和奧氏體的(de)理論分界(jie)點(dian)，鐵(tie)素(su)體含(han)量(liang)大于(yu)80%為鐵(tie)素(su)體區(qu)域，該(gai)分界(jie)點(dian)即為氮溶(rong)解度(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)上鐵(tie)素(su)體全部轉變為奧氏體的(de)拐點(dian)。根據鋼種的(de)液相線(xian)溫度(du)(du)，可(ke)以(yi)方便地確定氮溶(rong)解度(du)(du)曲(qu)(qu)線(xian)上由液相轉變為鐵(tie)素(su)體的(de)拐點(dian)溫度(du)(du)。鋼種不同，液相線(xian)溫度(du)(du)的(de)表達式也不盡(jin)相同［54].在(zai)本研究(jiu)中采用(yong)(yong)下(xia)式來(lai)計算鋼種的(de)液相線(xian)溫度(du)(du)TL.
4. 氮的固相(xiang)溶解(jie)度模型(xing)的驗證
利用(yong)(yong)前(qian)人實(shi)(shi)(shi)驗數據，驗證氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)固(gu)相(xiang)(xiang)溶解(jie)度(du)模型(xing)的(de)(de)準確(que)性。李(li)光(guang)強等對氮(dan)(dan)(dan)在合金體系中(zhong)的(de)(de)溶解(jie)度(du)進(jin)行(xing)(xing)了實(shi)(shi)(shi)驗研究(jiu)，直接用(yong)(yong)高純氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)在1473K、0.1MPa下(xia)高溫電(dian)阻爐內進(jin)行(xing)(xing)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)實(shi)(shi)(shi)驗，爐管(guan)兩端封閉以形成穩定的(de)(de)氣(qi)(qi)氛。該研究(jiu)的(de)(de)實(shi)(shi)(shi)驗鋼種(zhong)成分和固(gu)相(xiang)(xiang)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)后的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)含量(liang)見表2-10。利用(yong)(yong)上述氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度(du)模型(xing)進(jin)行(xing)(xing)計算(suan)(suan)，其理論(lun)計算(suan)(suan)值(zhi)(zhi)與實(shi)(shi)(shi)驗值(zhi)(zhi)比較如圖2-43所示，氮(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度(du)的(de)(de)模型(xing)計算(suan)(suan)值(zhi)(zhi)與測量(liang)值(zhi)(zhi)吻合良(liang)好。
Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和(he)(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金(jin)體(ti)系在不同氮(dan)氣壓力(li)條(tiao)件下(xia)，進行了低溫奧氏(shi)體(ti)、高溫奧氏(shi)體(ti)和(he)(he)δ-Fe的(de)(de)固相滲氮實(shi)驗研究。本模(mo)型(xing)的(de)(de)計算結果與其實(shi)驗結果的(de)(de)對(dui)比見圖(tu)2-44和圖(tu)2-45。從圖(tu)中可以看(kan)到，實(shi)驗值(zhi)與模(mo)型(xing)的(de)(de)計算值(zhi)吻合得很好(hao)，尤其在δ-Fe相吻合得更好。但對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合金體(ti)系(xi)在(zai)奧(ao)氏體(ti)相中的(de)實驗(yan)點偏(pian)離計算曲線較(jiao)大(da)，如圖2-44(a)所示。這可能(neng)是由(you)于(yu)在(zai)建立模型的(de)過(guo)程中忽略了(le)δ-Fe相和γ奧氏體兩(liang)相共存階段溶(rong)解(jie)度的(de)計算，導致(zhi)模型(xing)的(de)計算值與實驗值存在一定的(de)偏(pian)差。
二(er)、固(gu)相合金體系中氮溶解度模型的相關研究
面心立方結(jie)構鐵中(zhong)氮的濃(nong)(nong)度可(ke)由奧氏體(ti)相與(yu)(yu)氮氣之間(jian)的平衡實驗得到，目前多數(shu)實驗都在(zai)912~1394℃范圍內，當溫度更高時，固(gu)體(ti)表面的氣體(ti)成分具有(you)明顯的不確(que)定(ding)性。Hillert和Jarl、曲英(ying)和Wada-Pehlk等分別給出了鐵中(zhong)氮濃(nong)(nong)度與(yu)(yu)溫度和氮氣壓(ya)力的關系式：
Tsuchiyama等將厚(hou)度為0.25~3.0mm的(de)(de)Fe-Cr-Mn 系(xi)(xi)合金試(shi)樣(yang)置于(yu)0.1MPa的(de)(de)氮(dan)(dan)氣(qi)氛中，在1473K溫度下滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)。滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)60min后，厚(hou)度為0.25mm的(de)(de)Fe12.5Cr 合金試(shi)樣(yang)中滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)反(fan)應(ying)達(da)到平(ping)(ping)衡，試(shi)樣(yang)的(de)(de)平(ping)(ping)均氮(dan)(dan)含量達(da)到了0.30%,并且試(shi)樣(yang)的(de)(de)平(ping)(ping)均氮(dan)(dan)含量隨著合金中鉻、錳元素含量的(de)(de)增(zeng)加(jia)而逐漸(jian)增(zeng)加(jia)，對(dui)于(yu)實驗Fe24.0Cr20.5Mn合金，滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)反(fan)應(ying)平(ping)(ping)衡后試(shi)樣(yang)的(de)(de)平(ping)(ping)均氮(dan)(dan)含量達(da)到1.95%.此外，對(dui)固態滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)時鋼中氮(dan)(dan)的(de)(de)溶解度計算(suan)模型進行(xing)了簡化，并通過固相滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)實驗數據進行(xing)修正，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣(qi)壓力下Fe-Cr-Mn系(xi)(xi)不銹(xiu)鋼中氮(dan)(dan)溶解度的(de)(de)近似(si)表達(da)式：
在(zai)(zai)(zai)前人研究的基礎(chu)上，Kunze和Rothe[50]計算和推導(dao)了氮在(zai)(zai)(zai)奧氏體(ti)Fe-Cr-Mn合金中(zhong)的溶解(jie)度(du)，氮的活度(du)系數YN(以摩爾分數表(biao)示）與溫度(du)及氮在(zai)(zai)(zai)合金中(zhong)的摩爾分數xN存在(zai)(zai)(zai)如下關系：
表(biao)(biao)2-11給出了1000~1200℃范圍內(nei)，N與合金(jin)元素Cr、Mn的活(huo)度(du)相互(hu)作(zuo)用系數和溫度(du)之間(jian)的關系。根據Wagner模型，超額吉布斯自由能(neng)可(ke)以用活(huo)度(du)相互(hu)作(zuo)用系數表(biao)(biao)示為
三、固相合金體系中氮溶解度的(de)影響因素
利(li)用已建立的氮(dan)(dan)(dan)在(zai)固相(xiang)不(bu)銹鋼(gang)中的溶(rong)解(jie)度模(mo)型，可得出高氮(dan)(dan)(dan)不(bu)銹鋼(gang)在(zai)凝(ning)固過程中隨溫度變化時氮(dan)(dan)(dan)在(zai)不(bu)同(tong)相(xiang)區的溶(rong)解(jie)度變化曲線，以(yi)明(ming)晰氮(dan)(dan)(dan)氣分壓和鉻(ge)、錳等典型合(he)金元素對氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)解(jie)的影響。
研(yan)究結果表明(ming)，在凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中氮的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)受相轉變(bian)的影響明(ming)顯，在相變(bian)點處氮的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)會有(you)突(tu)變(bian)。隨著(zhu)鋼液(ye)溫度(du)的降低，氮溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)會逐(zhu)漸增(zeng)加；在凝固(gu)(gu)(gu)初期(qi)，δ相的產(chan)生導致氮的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)急(ji)劇降低；當鋼中開始(shi)析出(chu)γ相時，氮的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)又(you)會增(zeng)大，并且(qie)隨著(zhu)γ相的增(zeng)多(duo)，氮的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)逐(zhu)漸增(zeng)大。固(gu)(gu)(gu)液(ye)兩相區氮的溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)最(zui)小，在析出(chu)的高溫鐵素體與液(ye)相界面處最(zui)容易(yi)產(chan)生氮氣泡(pao)。在實際冶煉過程(cheng)中，8相區的氮溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)決(jue)定了在凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中是(shi)否(fou)產(chan)生氮氣孔。
1. 氮氣壓力(li)對合金(jin)體系氮溶解(jie)度的影響
我們利(li)用(yong)建立(li)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)不銹鋼(gang)熔(rong)體中及氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)γ相(xiang)、δ相(xiang)和(he)α相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)溶解度模型，對Fe-18Cr-18Mn合金體系(xi)(xi)(xi)在(zai)(zai)不同氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)力（0.02MPa、0.1MPa和(he)0.6MPa)條件下，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)該(gai)合金體系(xi)(xi)(xi)不同相(xiang)中的(de)(de)(de)(de)溶解度進行了計算，結果如(ru)(ru)圖2-46所(suo)示(shi)。隨著體系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)(de)(de)增加，δ-Fe相(xiang)區(qu)逐漸減小，當氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)力增至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)完全消失，凝(ning)固過程中氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)直(zhi)接由液相(xiang)進入(ru)γ奧氏體相(xiang)區(qu)。提高體系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)力不僅可(ke)以提高各相(xiang)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)溶解度，還可(ke)以減小δ-Fe區(qu)域，有效(xiao)地抑制凝(ning)固過程中氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)析出。目前，常見的(de)(de)(de)(de)高氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)鋼(gang)制備(bei)工藝基本上都是采(cai)用(yong)增加氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)(ya)力，如(ru)(ru)高壓(ya)(ya)(ya)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛下的(de)(de)(de)(de)感應熔(rong)煉、高壓(ya)(ya)(ya)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氣(qi)(qi)(qi)(qi)氛下的(de)(de)(de)(de)電渣(zha)重(zhong)熔(rong)、高壓(ya)(ya)(ya)電弧(hu)爐熔(rong)煉等。
2. 合(he)金成分對合(he)金體系(xi)氮溶(rong)解度的影響
研究(jiu)表(biao)明，Cr、Mn等常用(yong)合金元(yuan)素(su)均能(neng)增(zeng)大氮(dan)的(de)固相(xiang)溶(rong)解度(du)。為了探(tan)究(jiu)合金元(yuan)素(su)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)對氮(dan)固相(xiang)溶(rong)解度(du)的(de)影(ying)響規律，Tsuchiyama等基于實驗繪制了1473K、0.1MPa氮(dan)氣壓力(li)下Fe-Cr和Fe-Mn二元(yuan)合金的(de)平衡氮(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)與Cr或Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)關(guan)系［圖2-47(a)].結果表(biao)明，提高(gao)兩種元(yuan)素(su)的(de)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)都增(zeng)加了氮(dan)的(de)溶(rong)解度(du)，其中(zhong)Cr元(yuan)素(su)較Mn元(yuan)素(su)更能(neng)有效地增(zeng)加鋼(gang)中(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)解度(du)。例如，添(tian)加23%Cr可(ke)增(zeng)加平衡氮(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)至超高(gao)氮(dan)（1%N)的(de)水平，而添(tian)加25%Mn時平衡氮(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)也僅能(neng)達(da)到0.15%。圖2-47(b)所(suo)(suo)示(shi)的(de)等氮(dan)含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)圖也證(zheng)實了這一(yi)點(dian)，達(da)到相(xiang)同的(de)氮(dan)固相(xiang)溶(rong)解度(du)所(suo)(suo)需(xu)的(de)Cr含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)明顯低于Mn含(han)量(liang)(liang)(liang)(liang)。
即便如此，Mn也(ye)是(shi)高(gao)氮(dan)鋼中(zhong)一種(zhong)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)合(he)金元(yuan)素，因此，Cr和(he)(he)Mn同時添(tian)加對平衡氮(dan)含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)影(ying)響也(ye)是(shi)研究的(de)(de)(de)(de)重(zhong)點之一。圖2-47(a)進一步出了(le)Fe-20Mn-Cr三(san)元(yuan)基(ji)合(he)金中(zhong)的(de)(de)(de)(de)平衡氮(dan)含(han)(han)量(liang)與(yu)Cr含(han)(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)關(guan)系(xi)。值得(de)注意的(de)(de)(de)(de)是(shi)，在(zai)Fe-20Mn-Cr合(he)金中(zhong)實驗測量(liang)的(de)(de)(de)(de)氮(dan)含(han)(han)量(liang)，遠(yuan)高(gao)于Fe-20Mn與(yu)Fe-Cr系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)加和(he)(he)。這(zhe)(zhe)意味著(zhu)Cr和(he)(he)Mn的(de)(de)(de)(de)協同作(zuo)(zuo)用(yong)顯著(zhu)提高(gao)了(le)鋼中(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)。這(zhe)(zhe)反映了(le)Cr、Mn和(he)(he)N這(zhe)(zhe)三(san)種(zhong)元(yuan)素之間存在(zai)相互作(zuo)(zuo)用(yong)，具(ju)體(ti)表現為溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)表達式中(zhong)Cr、Mn元(yuan)素對N的(de)(de)(de)(de)二階(jie)交叉活度(du)(du)(du)相互作(zuo)(zuo)用(yong)系(xi)數較(jiao)大。
除了合金(jin)元(yuan)素(su)含量對氮溶解(jie)度(du)高低的影(ying)響(xiang)，不(bu)銹鋼中(zhong)不(bu)同合金(jin)元(yuan)素(su)對凝固過程中(zhong)不(bu)同相區(qu)氮溶解(jie)度(du)的變化(hua)也具(ju)有(you)顯(xian)著的影(ying)響(xiang)，一般可分為兩(liang)大類進行(xing)討論，即鐵素(su)體形成元(yuan)素(su)（Cr、Mo和(he)Si等）和(he)奧氏體形成元(yuan)素(su)（Ni、Mn、C和(he)N等）。
在(zai)0.1MPa下(xia)(xia)幾種(zhong)Fe-Cr合金(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)溫度(du)(du)(du)(du)變化的(de)(de)規律(lv)如圖2-42所示。存在(zai)如下(xia)(xia)特(te)點(dian)：隨(sui)著(zhu)(zhu)凝固的(de)(de)進(jin)行，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)在(zai)8-Fe 區(qu)域(yu)出現突降，到(dao)奧氏體區(qu)域(yu)氮(dan)(dan)含量又急劇(ju)增(zeng)加(jia)。隨(sui)著(zhu)(zhu)合金(jin)中(zhong)(zhong)(zhong)Cr含量的(de)(de)增(zeng)加(jia)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)快速上升(sheng)，但在(zai)各溫度(du)(du)(du)(du)范圍中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)上升(sheng)幅(fu)度(du)(du)(du)(du)不同，尤其在(zai)奧氏體區(qu)的(de)(de)升(sheng)幅(fu)特(te)別大。當Cr含量高于8.1%時，奧氏體區(qu)的(de)(de)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)已明(ming)顯大于相(xiang)(xiang)應液相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)。同時，隨(sui)著(zhu)(zhu)Cr含量的(de)(de)提(ti)高，凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)8-Fe區(qu)域(yu)也逐(zhu)漸增(zeng)大。
相(xiang)反地，鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)奧氏體形(xing)成元(yuan)素，可使(shi)凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區(qu)(qu)(qu)域逐漸(jian)減(jian)小。圖2-48(a)為不同Mn含(han)(han)量鋼(gang)（合(he)金(jin)成分見表2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)隨溫度(du)變(bian)化的(de)(de)(de)曲線。結(jie)果表明：隨著Mn含(han)(han)量的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，在液(ye)相(xiang)與(yu)固(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)也會(hui)隨之增大；Mn是強奧氏體形(xing)成元(yuan)素，隨著Mn含(han)(han)量的(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)區(qu)(qu)(qu)逐漸(jian)減(jian)小，甚(shen)至可能消失。從圖中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼(gang)的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)計算結(jie)果可以看(kan)出(chu)，在凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)未出(chu)現8相(xiang)區(qu)(qu)(qu)。同時，利(li)用建立的(de)(de)(de)固(gu)相(xiang)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解(jie)(jie)度(du)模(mo)型對Fe-4Cr-16Mn合(he)金(jin)進行(xing)了計算，結(jie)果如圖2-48(b)所示。從圖中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)可以看(kan)出(chu)，在Fe-4Cr-16Mn合(he)金(jin)體系從液(ye)相(xiang)凝固(gu)的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)也沒有(you)出(chu)現δ-Fe相(xiang)區(qu)(qu)(qu)，與(yu)文獻中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)報道(dao)一致。因此，適(shi)當提(ti)高(gao)合(he)金(jin)體系中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)奧氏體形(xing)成元(yuan)素的(de)(de)(de)含(han)(han)量，有(you)助于減(jian)少氮(dan)(dan)(dan)(dan)在其凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)析出(chu)趨勢(shi)，從而有(you)效(xiao)避免(mian)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)鋼(gang)在凝固(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔的(de)(de)(de)形(xing)成。
