在加(jia)壓(ya)冶(ye)(ye)煉過(guo)程中，壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)控制對保障高氮(dan)鋼(gang)具(ju)備致密的(de)(de)(de)宏(hong)觀(guan)組織(zhi)和優異性能尤為重(zhong)要。目前，經(jing)證實(shi)，壓(ya)力(li)(li)主(zhu)要通過(guo)兩種(zhong)方式(shi)對凝(ning)(ning)固過(guo)程和組織(zhi)產生(sheng)影響：一種(zhong)方式(shi)是(shi)宏(hong)觀(guan)尺(chi)度上(shang)機械作(zuo)用導(dao)致的(de)(de)(de)物理變(bian)(bian)(bian)化，如改(gai)(gai)變(bian)(bian)(bian)鑄錠(ding)和鑄型(xing)間(jian)的(de)(de)(de)熱(re)交換、冷(leng)卻速(su)率以(yi)及充(chong)型(xing)過(guo)程的(de)(de)(de)控制等，另一種(zhong)方式(shi)是(shi)微觀(guan)尺(chi)度上(shang)的(de)(de)(de)熱(re)力(li)(li)學(xue)和動力(li)(li)學(xue)參(can)(can)數變(bian)(bian)(bian)化，壓(ya)力(li)(li)作(zuo)為基本熱(re)力(li)(li)學(xue)參(can)(can)數之(zhi)一，對有(you)氣相(xiang)參(can)(can)與的(de)(de)(de)冶(ye)(ye)金(jin)(jin)反(fan)應(ying)和凝(ning)(ning)固過(guo)程具(ju)有(you)十分重(zhong)要的(de)(de)(de)影響；增加(jia)壓(ya)力(li)(li)在提高冶(ye)(ye)金(jin)(jin)反(fan)應(ying)速(su)率的(de)(de)(de)同時，能夠(gou)顯著(zhu)增加(jia)鋼(gang)液(ye)(ye)中氮(dan)、鈣和鎂的(de)(de)(de)溶解度，提高其(qi)收得率，進(jin)而(er)充(chong)分發(fa)揮(hui)其(qi)凈化鋼(gang)液(ye)(ye)或合金(jin)(jin)化作(zuo)用；在低(di)壓(ya)凝(ning)(ning)固過(guo)程中，壓(ya)力(li)(li)對相(xiang)圖(tu)、凝(ning)(ning)固熱(re)力(li)(li)學(xue)和動力(li)(li)學(xue)參(can)(can)數的(de)(de)(de)影響可以(yi)忽(hu)略(lve)不計(ji)，但在高壓(ya)下，相(xiang)圖(tu)、凝(ning)(ning)固熱(re)力(li)(li)學(xue)和動力(li)(li)學(xue)參(can)(can)數隨之(zhi)發(fa)生(sheng)改(gai)(gai)變(bian)(bian)(bian)，進(jin)而(er)改(gai)(gai)變(bian)(bian)(bian)常規條件下的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固模式(shi)，從而(er)有(you)利于一些新相(xiang)或新材料結構的(de)(de)(de)生(sheng)成。

  壓力(li)對材(cai)料組織(zhi)和(he)性能的(de)影(ying)響已(yi)經(jing)(jing)引起了廣泛關(guan)注，自諾(nuo)貝爾(er)獎獲(huo)得(de)者Bridgman 開展相關(guan)研(yan)究(jiu)以來,材(cai)料熱力(li)學和(he)動力(li)學參(can)數隨(sui)壓力(li)的(de)變化規律就已(yi)經(jing)(jing)得(de)到(dao)了大量(liang)研(yan)究(jiu),這些研(yan)究(jiu)主要(yao)采用相圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方式完成(cheng)，且主要(yao)集中在有色金屬合(he)金材(cai)料方面(mian)，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)Cd-Zn等;所研(yan)究(jiu)的(de)熱力(li)學和(he)動力(li)學參(can)數主要(yao)包括相圖、摩爾(er)體積、共晶(jing)溫度(du)、初始轉變相類型(xing)、共晶(jing)點成(cheng)分、晶(jing)粒形核以及擴散系數等方面(mian)。研(yan)究(jiu)表明(ming)，高壓下（數量(liang)級約(yue)為10GPa)的(de)熱力(li)學和(he)動力(li)學參(can)數與常(chang)壓下存在明(ming)顯(xian)差異(yi)(yi),而這些差異(yi)(yi)有助于(yu)闡(chan)明(ming)壓力(li)對組織(zhi)的(de)影(ying)響機理。

  同樣，在壓(ya)力影響(xiang)鋼(gang)(gang)鐵(tie)熱力學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)方面，有研(yan)究人(ren)員初步探討了鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料在高(gao)(gao)壓(ya)下的(de)相(xiang)轉變(bian)、固(gu)(gu)(gu)／液相(xiang)線溫度和(he)(he)擴散(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)等。所選體(ti)(ti)系(xi)有Fe-C和(he)(he)Fe-Mn-C(高(gao)(gao)錳鋼(gang)(gang)）等。高(gao)(gao)壓(ya)下的(de)Fe-C相(xiang)圖(tu)見圖(tu)2-91,隨著(zhu)壓(ya)力增大(da)，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)α和(he)(he)δ區(qu)域(yu)不(bu)斷(duan)(duan)減小，奧氏體(ti)(ti)相(xiang)γ區(qu)域(yu)不(bu)斷(duan)(duan)增大(da)，當壓(ya)力增加(jia)至2000MPa時(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)α和(he)(he)8區(qu)域(yu)幾乎(hu)消失。但與(yu)有色金(jin)屬方面相(xiang)比(bi)，壓(ya)力對(dui)鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料的(de)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)組(zu)成、熱力學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)方面的(de)研(yan)究依然(ran)十分貧瘠。本(ben)節將以含氮(dan)鋼(gang)(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)H13分別討論(lun)，壓(ya)力對(dui)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中相(xiang)變(bian)、熱力學(xue)(xue)(xue)（相(xiang)質量(liang)分數(shu)(shu)(shu)、凝(ning)固(gu)(gu)(gu)模式、固(gu)(gu)(gu)／液相(xiang)線、體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)解度、相(xiang)變(bian)驅動(dong)力和(he)(he)分配系(xi)數(shu)(shu)(shu)等）和(he)(he)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)（擴散(san)系(xi)數(shu)(shu)(shu)）的(de)影響(xiang)規(gui)律(lv)，從而(er)系(xi)統論(lun)述壓(ya)力對(dui)鋼(gang)(gang)鐵(tie)材料凝(ning)固(gu)(gu)(gu)熱力學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力學(xue)(xue)(xue)的(de)影響(xiang)規(gui)律(lv)。

1. 凝(ning)固相變

  相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)是(shi)用來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系統的(de)(de)組成與熱(re)(re)(re)(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)（如(ru)溫度和(he)(he)壓(ya)力(li)）之間(jian)(jian)關(guan)系的(de)(de)一種圖(tu)形(xing)，它可(ke)以(yi)提(ti)供壓(ya)力(li)和(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)熱(re)(re)(re)(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)之間(jian)(jian)的(de)(de)關(guan)系，這些熱(re)(re)(re)(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)包含(han)(han)了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫度和(he)(he)元素(su)的(de)(de)平衡分(fen)(fen)(fen)配系數(shu)(shu)等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)是(shi)探討壓(ya)力(li)對熱(re)(re)(re)(re)力(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)(shu)影響規律的(de)(de)基礎(chu)。19Cr14Mn0.9N含(han)(han)氮(dan)鋼在0.1MPa 下(xia)(xia)隨(sui)氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)的(de)(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中凝固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的(de)(de)區(qu)(qu)域如(ru)圖(tu)2-91(a)所示(shi)。圖(tu)中存(cun)(cun)在七個(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)別(bie)為三(san)(san)個(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)個(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)8+γ;一個(ge)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)(cun)區(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存(cun)(cun)區(qu)(qu)L+8+γ是(shi)一個(ge)曲(qu)邊三(san)(san)角形(xing)，三(san)(san)個(ge)頂(ding)點（A、B和(he)(he)C)分(fen)(fen)(fen)別(bie)與三(san)(san)個(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且居中的(de)(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（奧(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)下(xia)(xia)方。根據曲(qu)邊三(san)(san)角形(xing)的(de)(de)判定(ding)原則(ze)［137,三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)內發生了(le)包晶反(fan)應：L+δ→Y;三(san)(san)個(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)別(bie)發生了(le)L→8、L→y和(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)(xia)，隨(sui)氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)的(de)(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)分(fen)(fen)(fen)別(bie)如(ru)圖(tu)2-92(b)和(he)(he)（c)所示(shi)，對比可(ke)以(yi)看出，10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)數(shu)(shu)量(liang)和(he)(he)類型與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，而1000MPa下(xia)(xia)，隨(sui)氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化(hua)的(de)(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中存(cun)(cun)在兩個(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)消(xiao)失，如(ru)圖(tu)2-92(d)所示(shi)。

  相圖中三(san)相共存區(qu)(qu) L+8+y 隨壓力的(de)變(bian)(bian)化規(gui)律如(ru)圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)(he)1000MPa下，A點的(de)坐(zuo)(zuo)標分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)(he)（0%,1537.02K),B點的(de)坐(zuo)(zuo)標分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)(he)（0.933%,1611.62K),C點的(de)坐(zuo)(zuo)標分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)(he)（0.901%,1666.65K).隨著壓力的(de)增(zeng)加，A和(he)(he)C點向(xiang)低氮區(qu)(qu)移(yi)(yi)(yi)動，B點向(xiang)高(gao)氮區(qu)(qu)移(yi)(yi)(yi)動，整個區(qu)(qu)域向(xiang)高(gao)溫區(qu)(qu)移(yi)(yi)(yi)動，且三(san)相共存區(qu)(qu)L+8+y呈增(zeng)大趨勢，曲邊三(san)角形的(de)形狀逐(zhu)漸由(you)(you)“?”向(xiang)“Δ”轉變(bian)(bian)［137],相轉變(bian)(bian)方式逐(zhu)步由(you)(you)包晶反應（L+δ→y)向(xiang)共晶反應（L→8+y)過渡，即當(dang)壓力分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)(wei)0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa時(shi)，凝(ning)固過程為(wei)(wei)(wei)包晶反應，而1000MPa時(shi)為(wei)(wei)(wei)共晶反應。

  為(wei)了(le)(le)進(jin)一步說明壓(ya)力對凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)影響(xiang)規(gui)律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變化(hua)規(gui)律如圖2-94所示(shi)。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)凝(ning)固(gu)(gu)時，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)呈(cheng)現出(chu)先增大(da)(da)后減(jian)(jian)小的(de)(de)趨勢(shi)，拐點分(fen)(fen)(fen)別為(wei)P1、P2和(he)P3,如圖2-94(a)所示(shi)；而奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈(cheng)現出(chu)連續(xu)增大(da)(da)的(de)(de)趨勢(shi)。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)變化(hua)拐點P1、P2和(he)P3的(de)(de)溫度(du)分(fen)(fen)(fen)別與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現位(wei)置(zhi)Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)溫度(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-94(b)所示(shi)。當(dang)高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫度(du)時，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小而增加，此時無奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現，即(ji)發生(sheng)液(ye)固(gu)(gu)轉(zhuan)變（L→8);當(dang)低(di)于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫度(du)時，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小而減(jian)(jian)小，而奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)(zhu)漸增加，即(ji)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)(sui)著奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形成逐(zhu)(zhu)漸消失，發生(sheng)包(bao)晶(jing)反應(ying)(ying)（L+8→y);而1000MPa下(xia)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)均隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小而逐(zhu)(zhu)步增大(da)(da)，直至凝(ning)固(gu)(gu)結束，表明鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾(ji)乎同時從液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析(xi)出(chu)，即(ji)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)發生(sheng)共(gong)晶(jing)反應(ying)(ying)（L→8+y).這也證明了(le)(le)隨(sui)(sui)著壓(ya)力的(de)(de)增加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變方式逐(zhu)(zhu)漸由包(bao)晶(jing)反應(ying)(ying)（L+8→y)向共(gong)晶(jing)反應(ying)(ying)（L→8+y)過渡(du)。

  19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝(ning)固過程中鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)隨壓力的變化(hua)規律如圖(tu)2-95所示(shi)。當(dang)壓力從0.1MPa增(zeng)加(jia)(jia)到100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)變化(hua)較小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)(ti)(ti)(ti)向(xiang)高(gao)溫(wen)端移動(dong)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8形(xing)成區(qu)域(yu)(yu)逐漸減小；當(dang)壓力進一步增(zeng)加(jia)(jia)到1000MPa時(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)幾乎從隨氮(dan)質量分數變化(hua)的垂直截面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中消失，如圖(tu)2-95(a)所示(shi)，即(ji)增(zeng)加(jia)(jia)壓力有助于鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的消失［138].而對于奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,隨著壓力的增(zeng)加(jia)(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)向(xiang)高(gao)溫(wen)段移動(dong)，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)(ti)(ti)(ti)向(xiang)高(gao)氮(dan)區(qu)移動(dong)，整個區(qu)域(yu)(yu)呈(cheng)增(zeng)大趨(qu)勢，如圖(tu)2-95(b)所示(shi)。

2. 凝固模式(shi)

  不銹鋼的凝(ning)(ning)(ning)固(gu)模(mo)式根據(ju)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)初(chu)始(shi)(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的種類(lei)和(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)類(lei)型(xing)(xing)通常分(fen)為四類(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)模(mo)式主要受合(he)金(jin)成分(fen)和(he)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)條件的影響(xiang)，在(zai)合(he)金(jin)成分(fen)一定的情況下(xia)，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)模(mo)式主要由凝(ning)(ning)(ning)固(gu)條件決定。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼在(zai)不同壓(ya)力下(xia)的凝(ning)(ning)(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)順(shun)序，如圖2-96所示，鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為初(chu)始(shi)(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即(ji)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼在(zai)各(ge)壓(ya)力下(xia)的凝(ning)(ning)(ning)固(gu)模(mo)式均為FA型(xing)(xing)。以0.1MPa的凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)為例，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)分(fen)為三個階段，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)初(chu)期(qi)，發(fa)生(sheng)L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)反應(ying)(ying)；當(dang)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)數升至(zhi)0.05左右時(shi)，發(fa)生(sheng)包晶反應(ying)(ying)（L+δ→y),奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)(shi)形成，鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此時(shi)體系中固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由8和(he)γ共(gong)同組成；在(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)末(mo)期(qi)，鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消(xiao)失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直接轉變(bian)(bian)(bian)為奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結(jie)束(shu)，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結(jie)束(shu)后，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單一的奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下(xia)19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼的凝(ning)(ning)(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)順(shun)序為：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)相(xiang)(xiang)變順序可知，當壓力從0.1MPa增加到100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的凝(ning)固(gu)模式依(yi)舊為(wei)FA型。然而，當壓力達到1000MPa時，凝(ning)固(gu)過程中(zhong)包晶反應(ying)（L+8→y)轉變為(wei)共(gong)晶反應(ying)（L→8+y),其相(xiang)(xiang)轉變順序發生明顯變化，如圖2-96所示。1000MPa下凝(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)變順序可歸結(jie)為(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.

  此外，當壓力逐漸由0.1MPa增加至(zhi)1000MPa時(shi)，L→8相(xiang)轉(zhuan)變的溫度區間由3.86K降(jiang)至(zhi)0.079K,奧氏(shi)體相(xiang)γ形成時(shi)的固相(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)由0.05降(jiang)至(zhi)0.00075（圖(tu)2-96),同時(shi)相(xiang)圖(tu)中C點（圖(tu)2-93)氮(dan)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)由0.934%降(jiang)低至(zhi)0.901%,固相(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)十分(fen)逼近本體氮(dan)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數(shu)(shu)0.9%,即L→8相(xiang)轉(zhuan)變區間基本消(xiao)失。因(yin)此，隨著壓力的增加，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)的凝固模式呈(cheng)現(xian)由FA型向(xiang)A型轉(zhuan)變的趨勢，這主要是(shi)由于(yu)增加壓力有助于(yu)比體積(ji)小的相(xiang)形成（γ相(xiang)的比體積(ji)小于(yu)8相(xiang)）,即加壓抑制了8相(xiang)的形成，使凝固模式發生改變。

3. 固(gu)／液相線

  凝(ning)(ning)固(gu)存在凝(ning)(ning)固(gu)潛熱的(de)(de)釋放和體積的(de)(de)收縮，屬于(yu)一級(ji)相變(bian)，因而可以采用克拉佩(pei)龍方程來描(miao)述壓力與(yu)相變(bian)溫度之間(jian)的(de)(de)關系，即

4. 氮溶解度

  溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是(shi)影響合金(jin)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重要因(yin)素之一(yi)。從圖(tu)2-98中(zhong)(zhong)可(ke)以看(kan)出，隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低(di)(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)逐(zhu)漸(jian)升高(gao)，直到(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)（凝(ning)(ning)(ning)固(gu)初期）時達(da)(da)到(dao)一(yi)個(ge)(ge)峰值（A點(dian)(dian)(dian)）。隨著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行，發生(sheng)L→8液(ye)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形成，導(dao)致了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)迅速(su)(su)降(jiang)低(di)(di)，直到(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ析出點(dian)(dian)(dian)（即L+δ→y轉變(bian)(bian)點(dian)(dian)(dian)），此(ci)時體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)最小（B點(dian)(dian)(dian)），即出現“鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖(tu)2-99所示。隨著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續(xu)(xu)進(jin)行，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分(fen)數減小，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)應地(di)增加(jia)，體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)又逐(zhu)步(bu)增大(da)，直到(dao)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)至(zhi)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)（凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結束(shu)(shu)，即C點(dian)(dian)(dian)）。凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結束(shu)(shu)后，隨著(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續(xu)(xu)降(jiang)低(di)(di)，體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)將繼續(xu)(xu)增大(da)，這(zhe)(zhe)主(zhu)要是(shi)由體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)發生(sheng)固(gu)固(gu)轉變(bian)(bian)δ→y(C和(he)(he)(he)D點(dian)(dian)(dian)之間(jian)）和(he)(he)(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨著(zhu)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降(jiang)低(di)(di)而增加(jia)（D和(he)(he)(he)E點(dian)(dian)(dian)之間(jian)）兩方面原因(yin)所導(dao)致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此(ci)外(wai)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在C和(he)(he)(he)D點(dian)(dian)(dian)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長速(su)(su)率明(ming)顯(xian)大(da)于D和(he)(he)(he)E點(dian)(dian)(dian)之間(jian)，這(zhe)(zhe)主(zhu)要歸因(yin)于C和(he)(he)(he)D點(dian)(dian)(dian)之間(jian)貧氮(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)（鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消失加(jia)速(su)(su)了(le)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增長。在整個(ge)(ge)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)（A和(he)(he)(he)C點(dian)(dian)(dian)之間(jian)），氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化范(fan)圍為0.255%~0.648%.由此(ci)可(ke)見，在0.1MPa下(xia)，19Cr14Mn鋼中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分(fen)數達(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)氣孔缺陷，是(shi)很難實現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。

  0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)溶(rong)(rong)解度隨壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)變化(hua)(hua)規律如圖2-99所示，0.1MPa下，氮(dan)溶(rong)(rong)解度隨壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)變化(hua)(hua)規律存在(zai)明顯的(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)阱(jing)，“鐵素(su)體(ti)(ti)阱(jing)”本質(zhi)上是(shi)在(zai)固(gu)相(xiang)中奧氏體(ti)(ti)形成元素(su)質(zhi)量(liang)分數較(jiao)低(di)的(de)(de)情況下，鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)δ在(zai)凝(ning)固(gu)初期析出，導(dao)致(zhi)體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解度快速降低(di)的(de)(de)現象；凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中鐵素(su)體(ti)(ti)阱(jing)的(de)(de)出現會加(jia)(jia)劇局(ju)部(bu)氮(dan)析出的(de)(de)趨(qu)勢，造成局(ju)部(bu)氮(dan)分布均勻(yun)性差(cha)等缺陷，更甚者會導(dao)致(zhi)大量(liang)氣(qi)孔缺陷的(de)(de)形成，進而影響后(hou)續(xu)加(jia)(jia)工工藝，大幅度降低(di)了材(cai)(cai)料的(de)(de)成材(cai)(cai)率。然(ran)而，隨著壓(ya)(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)增加(jia)(jia)，鐵素(su)體(ti)(ti)阱(jing)減小，當壓(ya)(ya)(ya)(ya)力增加(jia)(jia)到(dao)1MPa時，鐵素(su)體(ti)(ti)阱(jing)完全消失，且在(zai)體(ti)(ti)系(xi)整個(ge)凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中，氮(dan)溶(rong)(rong)解度始終處于增大的(de)(de)趨(qu)勢。因此，對19Cr14MnxN而言，增加(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)(ya)力能夠(gou)有效地(di)增加(jia)(jia)體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)解度，避免鐵素(su)體(ti)(ti)阱(jing)的(de)(de)形成，從而減小了凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中氣(qi)孔缺陷的(de)(de)形成趨(qu)勢。

5. 元素分配系數

  凝固過程中，合(he)金元(yuan)素在(zai)固／液界面(mian)處(chu)發生質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)再(zai)分(fen)(fen)配(pei)，導致了合(he)金元(yuan)素在(zai)鑄錠內分(fen)(fen)布的(de)不均勻性，最終形成偏析。溶(rong)質(zhi)再(zai)分(fen)(fen)配(pei)的(de)程度通常采用溶(rong)質(zhi)分(fen)(fen)配(pei)系數(shu)ko進行表征，即平衡凝固過程中固相(xiang)中溶(rong)質(zhi)的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)Cs與液相(xiang)中溶(rong)質(zhi)的(de)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)CL之間(jian)比值：

  對于二(er)元(yuan)合金(jin)體(ti)系，溶質(zhi)分配系數o通(tong)常可(ke)以由相(xiang)(xiang)圖(tu)中固(gu)／液相(xiang)(xiang)線斜率獲得；而對于多元(yuan)合金(jin)體(ti)系，難以利用(yong)相(xiang)(xiang)圖(tu)進(jin)行(xing)計算，但(dan)可(ke)基于準確(que)可(ke)靠的熱(re)力(li)學數據(ju)，利用(yong)溶質(zhi)在(zai)固(gu)／液相(xiang)(xiang)中化學位相(xiang)(xiang)等的原理進(jin)行(xing)計算。由于19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固(gu)時(shi)，固(gu)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)過(guo)程(cheng)中存在(zai)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ共存的階段(duan)，因而結合凝固(gu)過(guo)程(cheng)中相(xiang)(xiang)質(zhi)量分數以及各相(xiang)(xiang)中元(yuan)素(su)質(zhi)量分數，采用(yong)式（2-177)可(ke)計算各元(yuan)素(su)的溶質(zhi)分配系數，即

  式中，k為元素i的分(fen)配系(xi)數(shu)；ws和(he)wy分(fen)別(bie)為鐵(tie)素體(ti)(ti)相8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相γ的質量(liang)分(fen)數(shu)；Cs,i和(he)Cy,;分(fen)別(bie)為元素i在鐵(tie)素體(ti)(ti)相8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相γ中的質量(liang)分(fen)數(shu)。

  在(zai)0.1MPa下的(de)(de)(de)凝固(gu)過程(cheng)中，19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼各(ge)元(yuan)素(su)(su)溶(rong)質分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)規律如圖2-100所示(shi)。固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由單一鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡(du)到鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存時，各(ge)元(yuan)素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)趨勢出現(xian)了明顯的(de)(de)(de)拐點，這主(zhu)要是由于各(ge)元(yuan)在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)差(cha)異較大(da)。結合(he)19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝固(gu)時的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序可知，在(zai)凝固(gu)初期(qi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)單一鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中各(ge)元(yuan)素(su)(su)溶(rong)質分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)別為(wei)(wei)：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)凝固(gu)末期(qi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)單一奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中各(ge)元(yuan)素(su)(su)溶(rong)質分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)別為(wei)(wei)：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由此可知，碳、氮、錳(meng)和(he)(he)(he)硅(gui)在(zai)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)大(da)于鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而(er)，在(zai)發生L+8→γ轉變(bian)時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減少(shao)，奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)加，致使碳、氮、錳(meng)和(he)(he)(he)硅(gui)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)逐漸增(zeng)大(da)。而(er)對于鉬和(he)(he)(he)鉻，它們在(zai)奧(ao)(ao)(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)小(xiao)于鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致鉬和(he)(he)(he)鉻的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)逐漸減小(xiao)，如圖2-100所示(shi)。

  在10MPa 和100MPa下(xia)，各元(yuan)素分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)隨液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)規律(lv)與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)同，如圖(tu)2-101所示(shi)。而(er)(er)在1000MPa下(xia)，除凝(ning)固(gu)(gu)(gu)初期（液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)十(shi)分(fen)(fen)接(jie)近于(yu)1時）固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)由單一鐵素體相(xiang)(xiang)8組成外(wai)，在后(hou)續凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)，由于(yu)發(fa)生了(le)(le)共晶(jing)轉變L→y+8,固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)鐵素體相(xiang)(xiang)8和奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)量(liang)均隨著液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)減(jian)小而(er)(er)增(zeng)大(da)，因(yin)而(er)(er)各元(yuan)素分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)為平滑曲線，無明顯拐點出現(xian)(xian)，如圖(tu)2-101所示(shi)。此外(wai)，隨著壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，鉬和錳(meng)的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)均減(jian)小，且錳(meng)的(de)(de)(de)(de)減(jian)小幅(fu)度大(da)于(yu)鉬，因(yin)而(er)(er)壓(ya)力(li)有利(li)于(yu)枝晶(jing)間(jian)(jian)(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)鉬和錳(meng)的(de)(de)(de)(de)富集(ji)，進(jin)而(er)(er)加劇了(le)(le)鉬和錳(meng)的(de)(de)(de)(de)微觀偏析(xi)，如圖(tu)2-102所示(shi)。對(dui)于(yu)元(yuan)素碳(tan)、氮(dan)和鉻(ge)，元(yuan)素分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)隨著壓(ya)增(zeng)加而(er)(er)增(zeng)大(da)，且始終小于(yu)1,因(yin)而(er)(er)增(zeng)加壓(ya)力(li)有助于(yu)緩解其(qi)在枝晶(jing)間(jian)(jian)(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)富集(ji)，從而(er)(er)減(jian)輕碳(tan)、氮(dan)和鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)微觀偏析(xi)。對(dui)于(yu)硅元(yuan)素，壓(ya)力(li)一定時，凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)其(qi)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)從小于(yu)1逐步向大(da)于(yu)1過(guo)(guo)渡，使得枝晶(jing)間(jian)(jian)(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)硅的(de)(de)(de)(de)濃度呈現(xian)(xian)出先增(zeng)大(da)后(hou)減(jian)小的(de)(de)(de)(de)趨勢；而(er)(er)當壓(ya)力(li)增(zeng)加到1000MPa時，整個凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)硅的(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)始終大(da)于(yu)1,枝晶(jing)間(jian)(jian)(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)硅的(de)(de)(de)(de)濃度隨著液(ye)相(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)減(jian)小而(er)(er)減(jian)小，進(jin)而(er)(er)導致(zhi)枝晶(jing)界處(chu)貧硅，偏析(xi)加劇。

6. 元素擴散(san)系數(shu)

  擴(kuo)(kuo)(kuo)散是指晶體(ti)中原(yuan)子（或離子）由(you)熱運動(dong)產生的(de)(de)(de)遷(qian)移過程(cheng)(cheng)，合金(jin)元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)自始至終(zhong)貫(guan)穿金(jin)屬或者(zhe)合金(jin)發生相變、組(zu)織轉(zhuan)變、結(jie)晶和再結(jie)晶等(deng)過程(cheng)(cheng)。各元(yuan)素(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散系數D是體(ti)系的(de)(de)(de)動(dong)態性質(zhi)之一，由(you)菲克第(di)一定(ding)律可(ke)知(zhi)，擴(kuo)(kuo)(kuo)散系數是元(yuan)素(su)(su)在單位(wei)(wei)時間每單位(wei)(wei)濃度梯度的(de)(de)(de)條件(jian)下(xia)沿擴(kuo)(kuo)(kuo)散方向垂直(zhi)通過單位(wei)(wei)面積(ji)的(de)(de)(de)質(zhi)量或物質(zhi)的(de)(de)(de)量，可(ke)由(you)阿倫(lun)尼烏斯方程(cheng)(cheng)進(jin)行描述，即

  式中(zhong)(zhong)，kb為(wei)(wei)玻(bo)爾茲曼(man)常數(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活(huo)能(neng)(neng)；T為(wei)(wei)溫度；A為(wei)(wei)常數(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適(shi)用于所有類型的(de)(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)過程，不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)區(qu)別僅僅在于A和(he)(he)(he)ΔGm的(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)同(tong)。從(cong)式（2-178)可(ke)以看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活(huo)能(neng)(neng)ΔGm的(de)(de)(de)(de)增(zeng)大(da)而減小(xiao)；反之(zhi)，激(ji)活(huo)能(neng)(neng)ΔGm越(yue)小(xiao)，元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)越(yue)大(da)，元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)越(yue)容易。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼凝固過程中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)各(ge)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在不(bu)(bu)同(tong)壓(ya)(ya)(ya)力下的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)如(ru)圖2-103所示。鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)i(i=碳、氮(dan)(dan)、錳(meng)、鉬、鉻和(he)(he)(he)硅(gui)）的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)均比(bi)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)大(da)1~2個數(shu)(shu)(shu)量(liang)級，這主(zhu)要是由于奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶胞（面(mian)心立方(fang)）的(de)(de)(de)(de)致(zhi)(zhi)密度為(wei)(wei)0.74,大(da)于鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)晶胞（體(ti)(ti)心立方(fang)）的(de)(de)(de)(de)致(zhi)(zhi)密度（0.68),而致(zhi)(zhi)密度大(da)的(de)(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)結構(gou)中(zhong)(zhong)，原(yuan)(yuan)(yuan)子擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)激(ji)活(huo)能(neng)(neng)較(jiao)(jiao)高，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)較(jiao)(jiao)小(xiao)。此外，間隙原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活(huo)能(neng)(neng)均比(bi)置換原(yuan)(yuan)(yuan)子的(de)(de)(de)(de)小(xiao)［145],因此元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)碳和(he)(he)(he)氮(dan)(dan)無論在鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)還是奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)均比(bi)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)錳(meng)、鉬、鉻和(he)(he)(he)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)大(da)2~3個數(shu)(shu)(shu)量(liang)級，如(ru)圖2-103所示。同(tong)時隨著壓(ya)(ya)(ya)力的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加，碳和(he)(he)(he)氮(dan)(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)變化(hua)量(liang)均大(da)于錳(meng)、鉬、鉻和(he)(he)(he)硅(gui)；增(zeng)加壓(ya)(ya)(ya)力減小(xiao)了(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)，抑(yi)制了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)；增(zeng)加壓(ya)(ya)(ya)力減小(xiao)了(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)，但增(zeng)大(da)了(le)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)，加速(su)了(le)其中(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)。因此，增(zeng)加壓(ya)(ya)(ya)力對(dui)不(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)在不(bu)(bu)同(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)不(bu)(bu)同(tong)，但總體(ti)(ti)來講，壓(ya)(ya)(ya)力對(dui)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)較(jiao)(jiao)小(xiao)，在100MPa以內可(ke)以忽略。

7. 晶粒形核

 a. 臨界形(xing)核(he)半徑

   根據經典形(xing)核理論可知，均質(zhi)形(xing)核過程中臨形(xing)核半徑r與相變(bian)驅動力ΔGL→S,P之間的關系為(wei)

   在19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)可由Thermo-Calc 熱力(li)(li)(li)(li)學軟件進行計算，結果如圖2-104所示。凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧(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)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化規律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)和奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)系(xi)在0.1MPa、10MPa和100MPa下凝(ning)(ning)(ning)固(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)呈現出先增大后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)(qu)勢(shi)。凝(ning)(ning)(ning)固(gu)初(chu)期發生L→8轉(zhuan)變(bian)(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)隨著凝(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進行而不斷(duan)增大，直至發生L+8→γ轉(zhuan)變(bian)(bian)。此(ci)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)，且壓(ya)力(li)(li)(li)(li)越大，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)越小(xiao)，而達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)時(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數越大，因(yin)此(ci)加(jia)壓(ya)有助于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)提前達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)；隨著凝(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼續進行，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步(bu)向(xiang)奧(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉(zhuan)變(bian)(bian)，其(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)不斷(duan)減小(xiao)，直至鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而凝(ning)(ning)(ning)固(gu)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)為1000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)(qu)動(dong)力(li)(li)(li)(li)在整個凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中呈持(chi)續增大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)(qu)勢(shi)。

   相(xiang)(xiang)比之(zhi)下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)凝固過程(cheng)中(zhong)，無論L→Y、L+8→y,還(huan)是L→8+y轉變(bian)(bian)，奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ作為生成相(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)力(li)變(bian)(bian)化呈單調性，均(jun)隨著壓力(li)的(de)增加而增大。因(yin)此，增加壓力(li)有助于提(ti)升凝固過程(cheng)相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)趨勢，即(ji)均(jun)增大了(le)L→8、L→γ以(yi)及L+8→y相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)過程(cheng)中(zhong)生成相(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)驅(qu)動(dong)力(li)，有利于促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝固過程(cheng)的(de)進行，這主要是因(yin)為鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)δ和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)比體(ti)積均(jun)小于液相(xiang)(xiang)。

   根據(ju)式（2-179),不同壓力下晶粒的臨界(jie)形核(he)半徑與相(xiang)變驅(qu)動力的關系為(wei)

 b. 形核率

   單位體積液相在單位時間內所形(xing)成的(de)晶核(he)數(shu)目稱為(wei)形(xing)核(he)率，經典(dian)形(xing)核(he)理(li)論(lun)給出了形(xing)核(he)率N與擴散激活能ΔGm和形(xing)核(he)功ΔG*之(zhi)間的(de)關系(xi)，即

   從式（2-185)中可(ke)以(yi)看出，形(xing)(xing)(xing)核功(gong)ΔG隨著相變(bian)驅動力ΔGL→s,P的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)大而(er)減(jian)小，因(yin)此增(zeng)(zeng)(zeng)加凝固(gu)壓(ya)力有利(li)于形(xing)(xing)(xing)核功(gong)ΔG的(de)(de)(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大形(xing)(xing)(xing)核率N.此外，從壓(ya)力對(dui)擴(kuo)散系數的(de)(de)(de)影(ying)響可(ke)以(yi)得(de)出，隨著壓(ya)力的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加，擴(kuo)散激活能ΔGm的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)較小，在較低壓(ya)力下，擴(kuo)散激活能ΔG的(de)(de)(de)變(bian)化(hua)可(ke)以(yi)忽略。結合式（2-183)可(ke)知，加壓(ya)通過減(jian)小形(xing)(xing)(xing)核功(gong)ΔG,使(shi)得(de)形(xing)(xing)(xing)核率N呈指數增(zeng)(zeng)(zeng)長(chang)，達到細化(hua)晶(jing)粒的(de)(de)(de)效果。

8. 密度(du)和熱膨(peng)脹系數

  密(mi)(mi)度(du)(du)表(biao)示物質(zhi)疏(shu)密(mi)(mi)程(cheng)(cheng)度(du)(du)，H13密(mi)(mi)度(du)(du)隨壓(ya)(ya)力(li)(li)和(he)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線如圖2-105所(suo)示。其(qi)中，點(dian)(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)L2分(fen)(fen)別(bie)(bie)對(dui)應H13凝固過程(cheng)(cheng)中的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)開(kai)(kai)(kai)始(shi)和(he)結束(shu)點(dian)(dian)；S1和(he)S2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代表(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)H13的(de)(de)固相(xiang)(xiang)(xiang)點(dian)(dian)；E1和(he)E2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代表(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→γ開(kai)(kai)(kai)始(shi)點(dian)(dian)；B1和(he)B2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代表(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L+8→y開(kai)(kai)(kai)始(shi)點(dian)(dian)；L1和(he)L2分(fen)(fen)別(bie)(bie)代表(biao)不(bu)(bu)同壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)L→8開(kai)(kai)(kai)始(shi)點(dian)(dian)，即H13的(de)(de)凝固開(kai)(kai)(kai)始(shi)點(dian)(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)2MPa)和(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)示液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)(mi)度(du)(du)隨溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線，相(xiang)(xiang)(xiang)應固相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)(mi)度(du)(du)隨溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線分(fen)(fen)別(bie)(bie)如線S1So和(he)S2So所(suo)示。線L2Lo和(he)L1Lo、S2So和(he)S1So相(xiang)(xiang)(xiang)互重合，表(biao)明壓(ya)(ya)力(li)(li)從0.1MPa增加(jia)至1000MPa時，壓(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)固相(xiang)(xiang)(xiang)液相(xiang)(xiang)(xiang)密(mi)(mi)度(du)(du)以及熱(re)膨脹(zhang)系數的(de)(de)影(ying)響幾乎可以忽略不(bu)(bu)計，熱(re)膨脹(zhang)系數約為2x10-4。

  S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)2MPa)和(he)S2L2(1000MPa)分別代(dai)表(biao)不(bu)同壓(ya)力下液、δ和(he)γ混(hun)合相密度(du)隨溫度(du)的(de)變(bian)化(hua)規律。當溫度(du)一定時，壓(ya)力從0.1MPa 增加至1000MPa,混(hun)合相密度(du)變(bian)化(hua)幅度(du)較(jiao)大，其主要(yao)原因(yin)如下：

   a. 加壓提高了固（S1→S2)、液相(xiang)溫度（L→L2),使得(de)凝固區間向高溫區移動（S,L1S2L2),進(jin)而(er)導致在溫度一定(ding)時，混合相(xiang)中固相(xiang)的體積(ji)分數增大(da)，液相(xiang)體積(ji)分數相(xiang)應減小。

   b. 混(hun)合相(xiang)中，固相(xiang)密度（8和γ)大于液相(xiang)密度，且(qie)隨壓(ya)力的變化幅度較小。

  此外，凝固過(guo)程中（S1L1和S2L2),密度的波動主要由相變(bian)（L→y;L+δ→Y和L→8)導(dao)致各相體積分數變(bian)化所導(dao)致。

9. 焓(han)、凝固潛熱以及比(bi)熱

  焓(han)為熱力(li)學中表示物質(zhi)系統能量狀(zhuang)態的(de)一個狀(zhuang)態參數(shu)，每千克物質(zhi)的(de)焓(han)為比焓(han)，即

  式中，h為比焓(han)；m為質(zhi)量；U為內能；P為壓力；V為體(ti)積(ji)。由式（2-186)可知(zhi)，當內能和(he)質(zhi)量一定時(shi)，比焓(han)h與PV成正比。當壓力小于1000MPa時(shi)，加壓對液相和(he)固(gu)相密(mi)度的影響幾(ji)乎可以忽略不(bu)計，因而對體(ti)積(ji)的影響微(wei)乎其微(wei)。那么，比焓(han)主要受壓力的影響，當壓力從0.1MPa增(zeng)加至1000MPa時(shi)，比焓(han)明顯增(zeng)大，但當壓力低于2MPa時(shi)，比焓(han)幾(ji)乎保持不(bu)變(bian)，如圖2-106所示(shi)。在凝固(gu)過程中（L1S1和(he)L2S2),當溫度一定時(shi)，H13整個熱力學體(ti)系的比焓(han)隨壓力的變(bian)化趨(qu)勢(shi)非常復雜，主要原因如下(xia)：

   a. 凝固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)存在凝固(gu)潛熱的釋放(fang)，且潛熱釋放(fang)與固(gu)相體積分數直接相關(guan)。

   b. 當溫度(du)一定(ding)時，固相體積(ji)分(fen)數隨不同壓力的變(bian)化而變(bian)化。

  根據比焓隨溫度的變化(hua)曲線(xian)，可(ke)得H13的凝(ning)固(gu)潛熱(re)為221.3kJ/kgl1511;由比焓溫度變化(hua)曲線(xian)的斜率可(ke)得，液、固(gu)相比熱(re)分比為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓力低(di)于1000MPa時，凝(ning)固(gu)潛熱(re)，液、固(gu)相比熱(re)隨壓力的變化(hua)均可(ke)忽(hu)略不(bu)計，如圖(tu)2-106所示。