在(zai)加(jia)壓(ya)(ya)冶(ye)煉過(guo)程(cheng)(cheng)中，壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)控制對(dui)保(bao)障(zhang)高(gao)氮鋼(gang)(gang)具備(bei)致(zhi)密的(de)(de)(de)宏觀(guan)(guan)組(zu)織和(he)優異性能(neng)尤為重要(yao)。目前，經證實，壓(ya)(ya)力(li)主(zhu)要(yao)通過(guo)兩種方(fang)式(shi)對(dui)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)和(he)組(zu)織產生(sheng)影(ying)響(xiang)：一(yi)種方(fang)式(shi)是宏觀(guan)(guan)尺(chi)度上(shang)機械作用導致(zhi)的(de)(de)(de)物理變化，如(ru)改(gai)變鑄(zhu)錠和(he)鑄(zhu)型間的(de)(de)(de)熱(re)(re)交(jiao)換(huan)、冷卻速率以及充型過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)控制等，另一(yi)種方(fang)式(shi)是微觀(guan)(guan)尺(chi)度上(shang)的(de)(de)(de)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)學(xue)(xue)參數(shu)變化，壓(ya)(ya)力(li)作為基本(ben)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)參數(shu)之(zhi)(zhi)一(yi)，對(dui)有(you)氣相參與的(de)(de)(de)冶(ye)金(jin)反應(ying)和(he)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)具有(you)十分重要(yao)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)；增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力(li)在(zai)提(ti)高(gao)冶(ye)金(jin)反應(ying)速率的(de)(de)(de)同時，能(neng)夠(gou)顯著增(zeng)加(jia)鋼(gang)(gang)液中氮、鈣和(he)鎂的(de)(de)(de)溶解度，提(ti)高(gao)其收得率，進而(er)充分發揮其凈(jing)化鋼(gang)(gang)液或合(he)金(jin)化作用；在(zai)低(di)壓(ya)(ya)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中，壓(ya)(ya)力(li)對(dui)相圖、凝(ning)(ning)固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)學(xue)(xue)參數(shu)的(de)(de)(de)影(ying)響(xiang)可以忽略不計，但在(zai)高(gao)壓(ya)(ya)下，相圖、凝(ning)(ning)固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)動力(li)學(xue)(xue)參數(shu)隨之(zhi)(zhi)發生(sheng)改(gai)變，進而(er)改(gai)變常規條(tiao)件下的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)式(shi)，從(cong)而(er)有(you)利于一(yi)些新相或新材料結(jie)構的(de)(de)(de)生(sheng)成(cheng)。
壓力(li)(li)(li)對材料組(zu)織(zhi)和(he)(he)性能(neng)的(de)影響已經(jing)引起了(le)廣泛關(guan)注，自諾(nuo)貝爾獎獲得(de)者Bridgman 開展相(xiang)關(guan)研(yan)(yan)究(jiu)以來,材料熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數隨壓力(li)(li)(li)的(de)變(bian)化(hua)規律就已經(jing)得(de)到了(le)大量研(yan)(yan)究(jiu),這(zhe)些(xie)研(yan)(yan)究(jiu)主(zhu)要采用相(xiang)圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方式完成，且(qie)主(zhu)要集中在有色金屬合金材料方面(mian)，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)(he)Cd-Zn等;所研(yan)(yan)究(jiu)的(de)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數主(zhu)要包括相(xiang)圖、摩爾體(ti)積、共晶(jing)溫度、初始轉變(bian)相(xiang)類型、共晶(jing)點成分、晶(jing)粒(li)形核以及擴散系數等方面(mian)。研(yan)(yan)究(jiu)表明，高(gao)壓下（數量級(ji)約為(wei)10GPa)的(de)熱力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數與常壓下存在明顯差(cha)異,而(er)這(zhe)些(xie)差(cha)異有助于闡明壓力(li)(li)(li)對組(zu)織(zhi)的(de)影響機理(li)。
同樣，在(zai)壓力(li)影(ying)響(xiang)鋼鐵(tie)(tie)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)動(dong)力(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)方面，有(you)研究人員初步(bu)探討了鋼鐵(tie)(tie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)在(zai)高壓下的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)、固(gu)(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線溫度和(he)(he)(he)(he)擴散(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)(deng)。所選體系(xi)(xi)(xi)有(you)Fe-C和(he)(he)(he)(he)Fe-Mn-C(高錳鋼）等(deng)(deng)。高壓下的(de)(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)見圖(tu)2-91,隨著壓力(li)增(zeng)大，鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)(he)(he)δ區域(yu)不斷減(jian)小，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ區域(yu)不斷增(zeng)大，當壓力(li)增(zeng)加至2000MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)(he)(he)8區域(yu)幾(ji)乎消失(shi)。但與有(you)色金屬方面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比，壓力(li)對鋼鐵(tie)(tie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)動(dong)力(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)方面的(de)(de)研究依(yi)然十分(fen)貧瘠。本節將以含氮鋼（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)(he)(he)H13分(fen)別討論，壓力(li)對凝(ning)固(gu)(gu)過程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)、熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)、凝(ning)固(gu)(gu)模式、固(gu)(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線、體系(xi)(xi)(xi)氮溶解度、相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)力(li)和(he)(he)(he)(he)分(fen)配系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)(deng)）和(he)(he)(he)(he)動(dong)力(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)(shu)(shu)（擴散(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)）的(de)(de)影(ying)響(xiang)規律(lv)(lv)，從而(er)系(xi)(xi)(xi)統論述(shu)壓力(li)對鋼鐵(tie)(tie)材(cai)(cai)料(liao)(liao)凝(ning)固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)(he)動(dong)力(li)學(xue)(xue)的(de)(de)影(ying)響(xiang)規律(lv)(lv)。
1. 凝(ning)固相變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)是用(yong)來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)(ping)衡系(xi)統的組成與(yu)熱(re)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)（如溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)壓(ya)力(li)(li)）之間關(guan)(guan)系(xi)的一(yi)種圖(tu)(tu)(tu)形，它(ta)可(ke)以提供壓(ya)力(li)(li)和(he)(he)(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)(guan)熱(re)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)之間的關(guan)(guan)系(xi)，這些熱(re)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)包含(han)了(le)(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)元素(su)的平(ping)(ping)衡分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數(shu)等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)是探討(tao)壓(ya)力(li)(li)對(dui)熱(re)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)影響規律的基礎。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在0.1MPa 下(xia)(xia)(xia)隨(sui)氮(dan)質量分(fen)(fen)(fen)數(shu)變(bian)化的垂(chui)直(zhi)截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的區(qu)(qu)(qu)域如圖(tu)(tu)(tu)2-91(a)所(suo)示(shi)。圖(tu)(tu)(tu)中存在七個(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)三(san)(san)(san)個(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)：液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)(he)(he)8+γ;一(yi)個(ge)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存區(qu)(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存區(qu)(qu)(qu)L+8+γ是一(yi)個(ge)曲(qu)邊三(san)(san)(san)角(jiao)形，三(san)(san)(san)個(ge)頂點（A、B和(he)(he)(he)(he)C)分(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)與(yu)三(san)(san)(san)個(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)(he)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且居(ju)中的單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)的下(xia)(xia)(xia)方。根據曲(qu)邊三(san)(san)(san)角(jiao)形的判定原則(ze)［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)內(nei)發生了(le)(le)包晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)發生了(le)(le)L→8、L→y和(he)(he)(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)(xia)，隨(sui)氮(dan)質量分(fen)(fen)(fen)數(shu)變(bian)化的垂(chui)直(zhi)截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)分(fen)(fen)(fen)別(bie)(bie)如圖(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)(he)（c)所(suo)示(shi)，對(dui)比可(ke)以看出(chu)，10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)數(shu)量和(he)(he)(he)(he)類型(xing)與(yu)0.1MPa的相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)(xia)(xia)，隨(sui)氮(dan)質量分(fen)(fen)(fen)數(shu)變(bian)化的垂(chui)直(zhi)截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中存在兩(liang)個(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)消失，如圖(tu)(tu)(tu)2-92(d)所(suo)示(shi)。
相(xiang)圖中(zhong)三相(xiang)共(gong)存區 L+8+y 隨壓力(li)的變(bian)化規律如圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)1000MPa下(xia)，A點(dian)的坐(zuo)(zuo)標分別(bie)為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)（0%,1537.02K),B點(dian)的坐(zuo)(zuo)標分別(bie)為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)（0.933%,1611.62K),C點(dian)的坐(zuo)(zuo)標分別(bie)為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)（0.901%,1666.65K).隨著壓力(li)的增加(jia)，A和(he)C點(dian)向低氮(dan)區移動(dong)，B點(dian)向高氮(dan)區移動(dong)，整個(ge)區域向高溫區移動(dong)，且(qie)三相(xiang)共(gong)存區L+8+y呈增大趨勢，曲邊三角形的形狀逐漸由(you)“?”向“Δ”轉(zhuan)變(bian)［137],相(xiang)轉(zhuan)變(bian)方式逐步由(you)包晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L+δ→y)向共(gong)晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L→8+y)過渡，即(ji)當(dang)壓力(li)分別(bie)為(wei)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa時(shi)，凝固過程為(wei)包晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)，而1000MPa時(shi)為(wei)共(gong)晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)。
為(wei)(wei)了進(jin)一步說明壓(ya)力對凝(ning)固過(guo)程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)影響(xiang)規(gui)律，19Cr14Mn0.9N 含(han)氮(dan)鋼凝(ning)固過(guo)程中鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變(bian)化規(gui)律如圖2-94所(suo)示。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)(xia)凝(ning)固時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)呈現(xian)出(chu)(chu)先增(zeng)大(da)后減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)趨勢，拐點(dian)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)(wei)P1、P2和(he)(he)P3,如圖2-94(a)所(suo)示；而奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均(jun)呈現(xian)出(chu)(chu)連續增(zeng)大(da)的(de)(de)趨勢。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)(xia)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)變(bian)化拐點(dian)P1、P2和(he)(he)P3的(de)(de)溫度(du)分(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)與奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)(chu)現(xian)位置Q1、Q2和(he)(he)Q3的(de)(de)溫度(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，如圖2-94(b)所(suo)示。當高于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)溫度(du)時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而增(zeng)加(jia)，此(ci)時(shi)(shi)無奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)(chu)現(xian)，即發(fa)生液固轉(zhuan)變(bian)（L→8);當低于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)溫度(du)時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，而奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐漸(jian)增(zeng)加(jia)，即鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)著奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形(xing)成逐漸(jian)消失(shi)，發(fa)生包(bao)晶(jing)反應（L+8→y);而1000MPa下(xia)(xia)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)均(jun)隨(sui)著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而逐步增(zeng)大(da)，直(zhi)至凝(ning)固結(jie)束，表明鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同(tong)時(shi)(shi)從液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出(chu)(chu)，即凝(ning)固過(guo)程發(fa)生共(gong)晶(jing)反應（L→8+y).這(zhe)也證明了隨(sui)著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)加(jia)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)方(fang)式逐漸(jian)由(you)包(bao)晶(jing)反應（L+8→y)向共(gong)晶(jing)反應（L→8+y)過(guo)渡(du)。
19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過程中鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)相(xiang)γ的單相(xiang)區(qu)隨壓力(li)的變化規(gui)律如圖2-95所(suo)(suo)示。當(dang)壓力(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)到100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)邊(bian)界(jie)變化較小(xiao)，8/(δ+γ)相(xiang)邊(bian)界(jie)整(zheng)體(ti)(ti)向高(gao)溫(wen)端(duan)移動(dong)，鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)8形成區(qu)域逐漸減(jian)小(xiao)；當(dang)壓力(li)進(jin)一步增(zeng)加(jia)到1000MPa時(shi)，鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)8單相(xiang)區(qu)幾乎從隨氮質量分數變化的垂(chui)直截面相(xiang)圖中消失，如圖2-95(a)所(suo)(suo)示，即(ji)增(zeng)加(jia)壓力(li)有助于鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)δ的消失［138].而對于奧氏體(ti)(ti)相(xiang)γ,隨著(zhu)壓力(li)的增(zeng)加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)邊(bian)界(jie)向高(gao)溫(wen)段移動(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)邊(bian)界(jie)整(zheng)體(ti)(ti)向高(gao)氮區(qu)移動(dong)，整(zheng)個區(qu)域呈增(zeng)大趨勢，如圖2-95(b)所(suo)(suo)示。
2. 凝固模式
不(bu)銹(xiu)鋼(gang)的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)根據凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初(chu)始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種(zhong)類(lei)和相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)類(lei)型(xing)通常分為(wei)四類(lei)。①F型(xing)：L→L+8→8→8+y;②FA型(xing)：L→L+8→L+8+Y→8+y;③AF型(xing)：L→L+Y→L+y+δ→8+y;④A型(xing)：L→L+y→y.凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)主(zhu)要受合金成(cheng)分和凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條件(jian)的(de)影響，在合金成(cheng)分一定的(de)情(qing)況(kuang)下(xia)，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)主(zhu)要由(you)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條件(jian)決(jue)定。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼(gang)在不(bu)同(tong)壓力(li)下(xia)的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序(xu)，如圖2-96所示，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初(chu)始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即(ji)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼(gang)在各壓力(li)下(xia)的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)均為(wei)FA型(xing)。以0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)為(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)分為(wei)三個階段(duan)，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初(chu)期(qi)，發(fa)生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)反應；當固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數升(sheng)至0.05左右時，發(fa)生包(bao)晶反應（L+δ→y),奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成(cheng)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)漸減少(shao)，此時體(ti)(ti)(ti)系中固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由(you)8和γ共同(tong)組(zu)成(cheng)；在凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)末期(qi)，鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直接轉變(bian)為(wei)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束后，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一的(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下(xia)19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)(dan)鋼(gang)的(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序(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(gang)凝固(gu)相(xiang)變(bian)順(shun)序可知，當(dang)壓力(li)從0.1MPa增加(jia)到100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)的凝固(gu)模式(shi)依(yi)舊為FA型(xing)。然而，當(dang)壓力(li)達到1000MPa時，凝固(gu)過程中包晶(jing)反應（L+8→y)轉變(bian)為共晶(jing)反應（L→8+y),其(qi)相(xiang)轉變(bian)順(shun)序發生明顯變(bian)化，如圖2-96所示(shi)。1000MPa下凝固(gu)相(xiang)變(bian)順(shun)序可歸結(jie)為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當壓力逐漸由0.1MPa增加(jia)至(zhi)1000MPa時(shi)(shi)，L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)溫度區間由3.86K降(jiang)至(zhi)0.079K,奧氏體相(xiang)(xiang)γ形成(cheng)(cheng)時(shi)(shi)的(de)(de)固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)由0.05降(jiang)至(zhi)0.00075（圖(tu)2-96),同時(shi)(shi)相(xiang)(xiang)圖(tu)中C點（圖(tu)2-93)氮質(zhi)量分數(shu)由0.934%降(jiang)低(di)至(zhi)0.901%,固(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)十(shi)分逼近本體氮質(zhi)量分數(shu)0.9%,即L→8相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變區間基本消失。因(yin)此，隨著壓力的(de)(de)增加(jia)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)模式呈現(xian)由FA型(xing)向A型(xing)轉(zhuan)變的(de)(de)趨勢，這主(zhu)要是由于(yu)增加(jia)壓力有(you)助于(yu)比(bi)體積小的(de)(de)相(xiang)(xiang)形成(cheng)(cheng)（γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)比(bi)體積小于(yu)8相(xiang)(xiang)）,即加(jia)壓抑(yi)制了(le)8相(xiang)(xiang)的(de)(de)形成(cheng)(cheng)，使凝(ning)(ning)固(gu)模式發生改變。
3. 固／液(ye)相線(xian)
凝固存在凝固潛熱(re)的釋放和體積的收縮，屬于(yu)一級相變，因而可以(yi)采用(yong)克(ke)拉佩龍方(fang)程來描述壓(ya)力與相變溫度之(zhi)間的關系，即
4. 氮溶(rong)解(jie)度
溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)影(ying)響合金體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要(yao)因(yin)素(su)之(zhi)一。從圖2-98中(zhong)可以看出，隨(sui)著液相(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)逐漸(jian)升(sheng)高，直到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)液相(xiang)(xiang)線（凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初期）時(shi)達(da)(da)到(dao)一個峰值（A點(dian)）。隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行(xing)，發生(sheng)L→8液固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)轉變，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)，導致了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)迅(xun)速(su)降(jiang)(jiang)低(di)，直到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ析出點(dian)（即(ji)(ji)L+δ→y轉變點(dian)），此(ci)(ci)時(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)最小(xiao)（B點(dian)），即(ji)(ji)出現“鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖2-99所(suo)示。隨(sui)著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續(xu)(xu)進行(xing)，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分數(shu)減小(xiao)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)應地(di)增(zeng)加(jia)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)又逐步增(zeng)大，直到(dao)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至(zhi)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)線（凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束，即(ji)(ji)C點(dian)）。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束后，隨(sui)著溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續(xu)(xu)降(jiang)(jiang)低(di)，體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)將繼續(xu)(xu)增(zeng)大，這主(zhu)要(yao)是(shi)由體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)發生(sheng)固(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)轉變δ→y(C和(he)(he)(he)D點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)）和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)著溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低(di)而增(zeng)加(jia)（D和(he)(he)(he)E點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)）兩方面原因(yin)所(suo)導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在C和(he)(he)(he)D點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)長速(su)率(lv)明顯(xian)大于D和(he)(he)(he)E點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)，這主(zhu)要(yao)歸因(yin)于C和(he)(he)(he)D點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)貧(pin)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)(de)(de)消失加(jia)速(su)了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)長。在整個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)（A和(he)(he)(he)C點(dian)之(zhi)間(jian)(jian)），氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變化范圍為0.255%~0.648%.由此(ci)(ci)可見，在0.1MPa下，19Cr14Mn鋼中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分數(shu)達(da)(da)到(dao)0.9%而不(bu)產生(sheng)嚴重的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔缺陷(xian)，是(shi)很難實現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化(hua)規(gui)律如圖(tu)2-99所示(shi)，0.1MPa下，氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化(hua)規(gui)律存(cun)在(zai)(zai)明顯的(de)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱，“鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱”本質上是(shi)在(zai)(zai)固相中(zhong)奧氏體(ti)(ti)形成元素(su)(su)質量分(fen)數較低(di)的(de)情(qing)況下，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相δ在(zai)(zai)凝(ning)固初期析出，導致體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)快速降(jiang)低(di)的(de)現象；凝(ning)固過程中(zhong)鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱的(de)出現會(hui)(hui)加(jia)(jia)劇局部(bu)氮(dan)(dan)析出的(de)趨(qu)(qu)勢(shi)，造成局部(bu)氮(dan)(dan)分(fen)布(bu)均勻性差等缺(que)陷(xian)(xian)，更甚者會(hui)(hui)導致大(da)量氣孔缺(que)陷(xian)(xian)的(de)形成，進而(er)影響后續加(jia)(jia)工(gong)工(gong)藝，大(da)幅度(du)(du)降(jiang)低(di)了材(cai)料(liao)的(de)成材(cai)率(lv)。然而(er)，隨著壓(ya)力(li)(li)的(de)增(zeng)加(jia)(jia)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱減小(xiao)，當壓(ya)力(li)(li)增(zeng)加(jia)(jia)到1MPa時，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱完全消失(shi)，且在(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)整個凝(ning)固過程中(zhong)，氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)始終處于(yu)增(zeng)大(da)的(de)趨(qu)(qu)勢(shi)。因此(ci)，對19Cr14MnxN而(er)言(yan)，增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)力(li)(li)能夠有效地增(zeng)加(jia)(jia)體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)，避免鐵素(su)(su)體(ti)(ti)阱的(de)形成，從而(er)減小(xiao)了凝(ning)固過程中(zhong)氣孔缺(que)陷(xian)(xian)的(de)形成趨(qu)(qu)勢(shi)。
5. 元素分(fen)配系數
凝(ning)固(gu)過程中，合(he)金元素(su)在(zai)固(gu)／液界(jie)面處(chu)發生質(zhi)(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)的(de)再(zai)(zai)分(fen)配，導(dao)致了合(he)金元素(su)在(zai)鑄錠內分(fen)布的(de)不均勻(yun)性，最終形成偏(pian)析。溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)再(zai)(zai)分(fen)配的(de)程度(du)通(tong)常采用(yong)溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)配系數(shu)ko進行表(biao)征，即平衡(heng)凝(ning)固(gu)過程中固(gu)相中溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)Cs與液相中溶(rong)(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量分(fen)數(shu)CL之間(jian)比(bi)值：
對(dui)于二元合(he)金體(ti)(ti)系，溶(rong)(rong)質(zhi)分配系數o通常可以(yi)由相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖中(zhong)(zhong)固(gu)(gu)(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)斜率(lv)獲得；而對(dui)于多元合(he)金體(ti)(ti)系，難以(yi)利(li)(li)用(yong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖進(jin)行計算，但(dan)可基(ji)于準(zhun)確可靠的(de)熱力(li)學(xue)(xue)數據，利(li)(li)用(yong)溶(rong)(rong)質(zhi)在(zai)固(gu)(gu)(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)化學(xue)(xue)位(wei)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)原理進(jin)行計算。由于19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)(gu)時，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變過程中(zhong)(zhong)存在(zai)鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存的(de)階(jie)段(duan)，因而結合(he)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數以(yi)及各(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)元素質(zhi)量分數，采(cai)用(yong)式（2-177)可計算各(ge)元素的(de)溶(rong)(rong)質(zhi)分配系數，即
式中(zhong)，k為元素(su)i的分配(pei)系數；ws和(he)(he)wy分別為鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體相(xiang)γ的質量分數；Cs,i和(he)(he)Cy,;分別為元素(su)i在鐵(tie)(tie)素(su)體相(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體相(xiang)γ中(zhong)的質量分數。
在(zai)0.1MPa下的(de)(de)凝固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)各(ge)(ge)元素(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)的(de)(de)變(bian)化規律如圖(tu)2-100所示(shi)。固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由(you)單(dan)(dan)一(yi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過(guo)渡到鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存時，各(ge)(ge)元素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)的(de)(de)變(bian)化趨勢出現(xian)了明顯的(de)(de)拐點(dian)，這主要是由(you)于(yu)各(ge)(ge)元在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)差異較大(da)(da)。結合19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼(gang)凝固(gu)(gu)時的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序可知，在(zai)凝固(gu)(gu)初期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單(dan)(dan)一(yi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各(ge)(ge)元素(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)為：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)凝固(gu)(gu)末期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單(dan)(dan)一(yi)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各(ge)(ge)元素(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別(bie)為：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由(you)此可知，碳、氮(dan)(dan)、錳和硅(gui)在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)大(da)(da)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而，在(zai)發生(sheng)L+8→γ轉(zhuan)變(bian)時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減少，奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)加，致(zhi)使碳、氮(dan)(dan)、錳和硅(gui)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減小(xiao)逐漸增(zeng)大(da)(da)。而對于(yu)鉬和鉻，它們在(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)小(xiao)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)鉬和鉻的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)數(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減小(xiao)而逐漸減小(xiao)，如圖(tu)2-100所示(shi)。
在10MPa 和(he)(he)100MPa下，各元(yuan)素(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)隨(sui)液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的變化規律與0.1MPa的相(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-101所示(shi)。而(er)(er)(er)(er)在1000MPa下，除凝(ning)固(gu)初(chu)期（液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)十分(fen)(fen)接近于(yu)(yu)1時(shi)）固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由單一鐵(tie)素(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8組成外(wai)，在后續(xu)凝(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)，由于(yu)(yu)發(fa)生了共晶(jing)(jing)轉變L→y+8,固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的量(liang)(liang)(liang)均隨(sui)著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)大(da)，因(yin)而(er)(er)(er)(er)各元(yuan)素(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)為平(ping)滑曲線，無明顯拐點出(chu)現，如圖2-101所示(shi)。此外(wai)，隨(sui)著(zhu)壓(ya)(ya)力的增(zeng)(zeng)加，鉬(mu)和(he)(he)錳的分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)均減(jian)小(xiao)，且錳的減(jian)小(xiao)幅度(du)(du)(du)大(da)于(yu)(yu)鉬(mu)，因(yin)而(er)(er)(er)(er)壓(ya)(ya)力有利于(yu)(yu)枝(zhi)晶(jing)(jing)間液相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉬(mu)和(he)(he)錳的富(fu)集，進(jin)而(er)(er)(er)(er)加劇了鉬(mu)和(he)(he)錳的微觀(guan)偏(pian)析(xi)(xi)，如圖2-102所示(shi)。對(dui)于(yu)(yu)元(yuan)素(su)(su)(su)碳、氮(dan)和(he)(he)鉻，元(yuan)素(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)隨(sui)著(zhu)壓(ya)(ya)增(zeng)(zeng)加而(er)(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)大(da)，且始終小(xiao)于(yu)(yu)1,因(yin)而(er)(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)加壓(ya)(ya)力有助于(yu)(yu)緩解其(qi)在枝(zhi)晶(jing)(jing)間液相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)富(fu)集，從(cong)(cong)而(er)(er)(er)(er)減(jian)輕碳、氮(dan)和(he)(he)鉻的微觀(guan)偏(pian)析(xi)(xi)。對(dui)于(yu)(yu)硅元(yuan)素(su)(su)(su)，壓(ya)(ya)力一定(ding)時(shi)，凝(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)其(qi)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)從(cong)(cong)小(xiao)于(yu)(yu)1逐(zhu)步向大(da)于(yu)(yu)1過渡(du)，使得枝(zhi)晶(jing)(jing)間液相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅的濃度(du)(du)(du)呈(cheng)現出(chu)先增(zeng)(zeng)大(da)后減(jian)小(xiao)的趨勢；而(er)(er)(er)(er)當壓(ya)(ya)力增(zeng)(zeng)加到1000MPa時(shi)，整(zheng)個凝(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)(zhong)硅的分(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)始終大(da)于(yu)(yu)1,枝(zhi)晶(jing)(jing)間液相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅的濃度(du)(du)(du)隨(sui)著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)(er)減(jian)小(xiao)，進(jin)而(er)(er)(er)(er)導(dao)致枝(zhi)晶(jing)(jing)界處貧硅，偏(pian)析(xi)(xi)加劇。
6. 元素擴(kuo)散系數(shu)
擴散(san)是指晶(jing)(jing)體(ti)中(zhong)原(yuan)子(zi)（或(huo)離子(zi)）由(you)熱運動產生(sheng)的(de)(de)遷移(yi)過程，合金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)擴自始至終貫穿金(jin)(jin)屬(shu)或(huo)者(zhe)合金(jin)(jin)發生(sheng)相變、組織轉變、結(jie)晶(jing)(jing)和再結(jie)晶(jing)(jing)等(deng)過程。各(ge)元(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)(de)擴散(san)系(xi)(xi)數(shu)D是體(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)動態性質(zhi)之一，由(you)菲克第一定律可(ke)知，擴散(san)系(xi)(xi)數(shu)是元(yuan)(yuan)素(su)(su)在(zai)單(dan)(dan)位(wei)(wei)時(shi)間每單(dan)(dan)位(wei)(wei)濃度(du)梯(ti)度(du)的(de)(de)條(tiao)件(jian)下沿(yan)擴散(san)方向(xiang)垂直通過單(dan)(dan)位(wei)(wei)面積的(de)(de)質(zhi)量(liang)或(huo)物質(zhi)的(de)(de)量(liang)，可(ke)由(you)阿(a)倫尼烏斯方程進行描述(shu)，即(ji)
式(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)，kb為(wei)(wei)(wei)玻爾茲曼常數(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)(wei)(wei)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)活能；T為(wei)(wei)(wei)溫度(du)；A為(wei)(wei)(wei)常數(shu)(shu)(shu)(shu)。式(shi)（2-178)適用于(yu)(yu)所(suo)有類型的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)態擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)過程(cheng)，不(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)區(qu)別僅(jin)僅(jin)在于(yu)(yu)A和(he)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)。從式(shi)（2-178)可以(yi)(yi)看(kan)出，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨著擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)活能ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)大(da)(da)而(er)減小(xiao)(xiao)；反之，激(ji)活能ΔGm越(yue)小(xiao)(xiao)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)越(yue)大(da)(da)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)越(yue)容易。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)(zhong)各元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在不(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)如圖(tu)2-103所(suo)示。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)i(i=碳(tan)(tan)、氮(dan)、錳、鉬、鉻和(he)硅）的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)比(bi)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)1~2個數(shu)(shu)(shu)(shu)量級，這主要是由于(yu)(yu)奧氏(shi)體(ti)(ti)晶胞（面心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密度(du)為(wei)(wei)(wei)0.74,大(da)(da)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)晶胞（體(ti)(ti)心立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密度(du)（0.68),而(er)致(zhi)密度(du)大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)結構中(zhong)(zhong)(zhong)，原(yuan)(yuan)子擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)激(ji)活能較高，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)(xiao)。此外，間隙(xi)原(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)活能均(jun)比(bi)置換原(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)［145],因(yin)(yin)此元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)碳(tan)(tan)和(he)氮(dan)無論(lun)在鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)還是奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)比(bi)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)錳、鉬、鉻和(he)硅的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)2~3個數(shu)(shu)(shu)(shu)量級，如圖(tu)2-103所(suo)示。同(tong)時(shi)隨著壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，碳(tan)(tan)和(he)氮(dan)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化量均(jun)大(da)(da)于(yu)(yu)錳、鉬、鉻和(he)硅；增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)減小(xiao)(xiao)了(le)(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了(le)(le)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)；增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)減小(xiao)(xiao)了(le)(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，但(dan)增(zeng)(zeng)大(da)(da)了(le)(le)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)速了(le)(le)其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)碳(tan)(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)。因(yin)(yin)此，增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)對不(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在不(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響不(bu)同(tong)，但(dan)總體(ti)(ti)來講，壓(ya)力(li)對擴(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響較小(xiao)(xiao)，在100MPa以(yi)(yi)內可以(yi)(yi)忽略(lve)。
7. 晶粒(li)形核
a. 臨界形核半徑
根據經典形(xing)(xing)核理(li)論可知，均質(zhi)形(xing)(xing)核過程中臨形(xing)(xing)核半徑(jing)r與相變(bian)驅動力ΔGL→S,P之間的關(guan)系為
在(zai)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)可由(you)Thermo-Calc 熱力(li)學軟件進行計算，結果如圖2-104所示。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化規律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)系(xi)在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)100MPa下凝(ning)(ning)固(gu)(gu)時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)呈現出先增大(da)(da)(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)(qu)勢。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)初期發生(sheng)L→8轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)進行而(er)不斷增大(da)(da)(da)，直至發生(sheng)L+8→γ轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)。此時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)達到(dao)(dao)峰(feng)值(zhi)，且壓力(li)越大(da)(da)(da)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)值(zhi)越小(xiao)，而(er)達到(dao)(dao)峰(feng)值(zhi)時的(de)(de)(de)(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數越大(da)(da)(da)，因此加(jia)壓有(you)助于鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)提(ti)前達到(dao)(dao)峰(feng)值(zhi)；隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續進行，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)(bian)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)不斷減小(xiao)，直至鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消(xiao)失。而(er)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)壓力(li)為1000MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力(li)在(zai)整個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)呈持(chi)續增大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)(qu)勢。
相(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)之下(xia)，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還是(shi)L→8+y轉(zhuan)變，奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ作為生成相(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)變驅動力變化呈單(dan)調(diao)性，均(jun)隨著壓(ya)力的(de)增加(jia)(jia)而增大。因(yin)(yin)此，增加(jia)(jia)壓(ya)力有助于(yu)(yu)提升凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變趨勢，即均(jun)增大了(le)L→8、L→γ以及(ji)L+8→y相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變過程(cheng)中生成相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變驅動力，有利于(yu)(yu)促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)的(de)進行，這主要是(shi)因(yin)(yin)為鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)比(bi)體(ti)(ti)積均(jun)小于(yu)(yu)液相(xiang)(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不(bu)同壓力(li)下(xia)晶(jing)粒的臨界(jie)形核半徑(jing)與相變驅動力(li)的關系為
b. 形核(he)率
單(dan)位(wei)體積液相(xiang)在單(dan)位(wei)時間(jian)內所形(xing)(xing)(xing)成的晶核(he)數目稱為形(xing)(xing)(xing)核(he)率，經典形(xing)(xing)(xing)核(he)理論給出了形(xing)(xing)(xing)核(he)率N與擴散激活(huo)能ΔGm和形(xing)(xing)(xing)核(he)功(gong)ΔG*之間(jian)的關(guan)系，即
從式（2-185)中可以(yi)看出，形核(he)功(gong)ΔG隨(sui)著相(xiang)變(bian)驅動(dong)力(li)ΔGL→s,P的(de)(de)(de)增大而減(jian)小，因(yin)此增加(jia)(jia)凝固壓(ya)力(li)有利于形核(he)功(gong)ΔG的(de)(de)(de)降低(di)（ΔG+ΔP<ΔG),進(jin)而增大形核(he)率N.此外，從壓(ya)力(li)對擴散系數的(de)(de)(de)影響可以(yi)得出，隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，擴散激(ji)活能ΔGm的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)較小，在(zai)較低(di)壓(ya)力(li)下，擴散激(ji)活能ΔG的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)可以(yi)忽略。結合式（2-183)可知，加(jia)(jia)壓(ya)通過減(jian)小形核(he)功(gong)ΔG,使得形核(he)率N呈(cheng)指數增長，達到細化(hua)晶粒(li)的(de)(de)(de)效果。
8. 密度和熱膨脹系數
密度(du)(du)表示物質(zhi)疏密程度(du)(du)，H13密度(du)(du)隨(sui)壓(ya)力(li)(li)和(he)(he)溫度(du)(du)的(de)(de)變(bian)化曲線如圖(tu)2-105所示。其中，點S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)L2分別對(dui)應H13凝固過(guo)程中的(de)(de)相(xiang)變(bian)開(kai)始(shi)和(he)(he)結(jie)束點；S1和(he)(he)S2分別代(dai)表不(bu)(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)H13的(de)(de)固相(xiang)點；E1和(he)(he)E2分別代(dai)表不(bu)(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)變(bian)L→γ開(kai)始(shi)點；B1和(he)(he)B2分別代(dai)表不(bu)(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)變(bian)L+8→y開(kai)始(shi)點；L1和(he)(he)L2分別代(dai)表不(bu)(bu)同壓(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)變(bian)L→8開(kai)始(shi)點，即H13的(de)(de)凝固開(kai)始(shi)點；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)L2Lo(1000MPa)表示液(ye)相(xiang)密度(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)的(de)(de)變(bian)化曲線，相(xiang)應固相(xiang)密度(du)(du)隨(sui)溫度(du)(du)的(de)(de)變(bian)化曲線分別如線S1So和(he)(he)S2So所示。線L2Lo和(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)S1So相(xiang)互(hu)重合(he)，表明壓(ya)力(li)(li)從0.1MPa增加至(zhi)1000MPa時，壓(ya)力(li)(li)對(dui)固相(xiang)液(ye)相(xiang)密度(du)(du)以(yi)及熱膨(peng)脹系數的(de)(de)影響幾乎(hu)可以(yi)忽略不(bu)(bu)計，熱膨(peng)脹系數約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和2MPa)和S2L2(1000MPa)分別代表不同壓(ya)力下(xia)液、δ和γ混合相密度隨溫(wen)度的變(bian)化規律(lv)。當溫(wen)度一定時，壓(ya)力從(cong)0.1MPa 增加至(zhi)1000MPa,混合相密度變(bian)化幅度較大，其主要原因如下(xia)：
a. 加壓提高了(le)固（S1→S2)、液(ye)相(xiang)(xiang)溫度（L→L2),使(shi)得凝固區(qu)間向(xiang)高溫區(qu)移(yi)動（S,L1S2L2),進而導致(zhi)在(zai)溫度一定時，混合(he)相(xiang)(xiang)中(zhong)固相(xiang)(xiang)的體積(ji)分(fen)數增大，液(ye)相(xiang)(xiang)體積(ji)分(fen)數相(xiang)(xiang)應減(jian)小(xiao)。
b. 混合(he)相(xiang)中(zhong)，固相(xiang)密度（8和γ)大于液相(xiang)密度，且(qie)隨(sui)壓力的變化幅度較(jiao)小。
此外，凝固過程中（S1L1和(he)S2L2),密度的波動主(zhu)要由相變（L→y;L+δ→Y和(he)L→8)導(dao)致各相體(ti)積分數變化所導(dao)致。
9. 焓、凝固潛熱以及(ji)比熱
焓為(wei)熱力學(xue)中表示(shi)物(wu)質系統能量(liang)狀態的一個(ge)狀態參數(shu)，每千克(ke)物(wu)質的焓為(wei)比焓，即(ji)
式(shi)中，h為比(bi)焓(han)(han)；m為質(zhi)(zhi)量；U為內能(neng)；P為壓力(li)；V為體積。由式(shi)（2-186)可(ke)知，當內能(neng)和(he)質(zhi)(zhi)量一定(ding)時(shi)，比(bi)焓(han)(han)h與PV成正比(bi)。當壓力(li)小于1000MPa時(shi)，加(jia)壓對液相和(he)固(gu)(gu)相密度的影(ying)(ying)響(xiang)幾乎可(ke)以忽略不(bu)計(ji)，因而對體積的影(ying)(ying)響(xiang)微(wei)乎其(qi)微(wei)。那么，比(bi)焓(han)(han)主(zhu)要受壓力(li)的影(ying)(ying)響(xiang)，當壓力(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)至1000MPa時(shi)，比(bi)焓(han)(han)明顯增(zeng)大，但(dan)當壓力(li)低于2MPa時(shi)，比(bi)焓(han)(han)幾乎保持不(bu)變，如圖2-106所(suo)示。在凝固(gu)(gu)過程中（L1S1和(he)L2S2),當溫度一定(ding)時(shi)，H13整(zheng)個熱力(li)學體系的比(bi)焓(han)(han)隨壓力(li)的變化趨勢非常復雜，主(zhu)要原因如下(xia)：
a. 凝(ning)固過程中存在凝(ning)固潛(qian)(qian)熱(re)的(de)釋放(fang)，且潛(qian)(qian)熱(re)釋放(fang)與(yu)固相(xiang)體積分數直接相(xiang)關。
b. 當溫度一定(ding)時，固相體積(ji)分數隨(sui)不同壓(ya)力(li)的(de)變(bian)化而變(bian)化。
根據比(bi)焓(han)隨(sui)溫(wen)度的變化曲線，可得(de)H13的凝(ning)固潛(qian)熱為(wei)221.3kJ/kgl1511;由比(bi)焓(han)溫(wen)度變化曲線的斜率(lv)可得(de)，液(ye)、固相(xiang)比(bi)熱分(fen)比(bi)為(wei)822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓力低(di)于1000MPa時，凝(ning)固潛(qian)熱，液(ye)、固相(xiang)比(bi)熱隨(sui)壓力的變化均可忽略不計，如圖2-106所示。
