在加壓(ya)(ya)冶煉過程(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)(de)控制對(dui)保(bao)障高氮(dan)鋼(gang)具備致密的(de)(de)(de)宏觀組織和優異(yi)性能尤為重(zhong)要。目前，經證實，壓(ya)(ya)力(li)(li)主(zhu)要通過兩種方(fang)式(shi)對(dui)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)和組織產生影響(xiang)：一種方(fang)式(shi)是(shi)宏觀尺(chi)度(du)上機械作用導致的(de)(de)(de)物理變(bian)(bian)化，如改變(bian)(bian)鑄(zhu)錠(ding)和鑄(zhu)型(xing)(xing)間的(de)(de)(de)熱(re)交(jiao)換、冷(leng)卻速率以(yi)及充型(xing)(xing)過程(cheng)的(de)(de)(de)控制等，另一種方(fang)式(shi)是(shi)微觀尺(chi)度(du)上的(de)(de)(de)熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)和動(dong)(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)變(bian)(bian)化，壓(ya)(ya)力(li)(li)作為基本熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)之一，對(dui)有(you)氣(qi)相參與的(de)(de)(de)冶金反(fan)應和凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)具有(you)十分重(zhong)要的(de)(de)(de)影響(xiang)；增加壓(ya)(ya)力(li)(li)在提高冶金反(fan)應速率的(de)(de)(de)同時，能夠(gou)顯著增加鋼(gang)液(ye)中(zhong)氮(dan)、鈣(gai)和鎂的(de)(de)(de)溶解度(du)，提高其收得率，進(jin)而充分發揮(hui)其凈(jing)化鋼(gang)液(ye)或合金化作用；在低壓(ya)(ya)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)，壓(ya)(ya)力(li)(li)對(dui)相圖(tu)、凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)和動(dong)(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)可以(yi)忽(hu)略不計，但在高壓(ya)(ya)下，相圖(tu)、凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)熱(re)力(li)(li)學(xue)(xue)和動(dong)(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)隨(sui)之發生改變(bian)(bian)，進(jin)而改變(bian)(bian)常規條(tiao)件下的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模式(shi)，從而有(you)利于一些(xie)新(xin)相或新(xin)材料結構(gou)的(de)(de)(de)生成。
壓(ya)(ya)力(li)(li)對材(cai)(cai)(cai)料組織和(he)(he)性能的(de)(de)影響已經引起了(le)(le)廣泛關注(zhu)，自諾貝(bei)爾(er)(er)獎(jiang)獲(huo)得者Bridgman 開展相關研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)以來,材(cai)(cai)(cai)料熱力(li)(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)(shu)隨壓(ya)(ya)力(li)(li)的(de)(de)變(bian)化規律(lv)就已經得到了(le)(le)大(da)量研(yan)(yan)究(jiu)(jiu),這(zhe)些(xie)研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)主要(yao)(yao)采(cai)用相圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)(de)方式(shi)完成(cheng)，且主要(yao)(yao)集中(zhong)在有色(se)金屬合金材(cai)(cai)(cai)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)(jiu)的(de)(de)熱力(li)(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)(shu)主要(yao)(yao)包括相圖、摩(mo)爾(er)(er)體積、共(gong)晶(jing)溫度、初始轉變(bian)相類型、共(gong)晶(jing)點成(cheng)分、晶(jing)粒形核以及(ji)擴散系數(shu)(shu)(shu)等方面(mian)。研(yan)(yan)究(jiu)(jiu)表明，高壓(ya)(ya)下(xia)（數(shu)(shu)(shu)量級約為(wei)10GPa)的(de)(de)熱力(li)(li)學(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)(shu)與常壓(ya)(ya)下(xia)存在明顯差異(yi),而這(zhe)些(xie)差異(yi)有助于闡(chan)明壓(ya)(ya)力(li)(li)對組織的(de)(de)影響機理。
同樣，在壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)影響(xiang)鋼鐵熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)參數方(fang)面(mian)，有研(yan)究(jiu)人員(yuan)初步探討(tao)了鋼鐵材(cai)料在高壓(ya)(ya)下的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)線溫度(du)和(he)擴(kuo)散系(xi)數等。所選體系(xi)有Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高錳鋼）等。高壓(ya)(ya)下的(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)增(zeng)大，鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)δ區域不斷(duan)減(jian)小(xiao)，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ區域不斷(duan)增(zeng)大，當壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)增(zeng)加至2000MPa時，鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)8區域幾乎消失。但(dan)與(yu)有色金(jin)屬方(fang)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)比，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對鋼鐵材(cai)料的(de)凝(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)參數方(fang)面(mian)的(de)研(yan)究(jiu)依(yi)然十分貧瘠。本節將(jiang)以(yi)含氮鋼（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分別討(tao)論，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對凝(ning)固(gu)過程(cheng)中相(xiang)(xiang)(xiang)變、熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)質量分數、凝(ning)固(gu)模式、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)線、體系(xi)氮溶(rong)解度(du)、相(xiang)(xiang)(xiang)變驅動(dong)(dong)力(li)(li)(li)和(he)分配系(xi)數等）和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)參數（擴(kuo)散系(xi)數）的(de)影響(xiang)規律，從而系(xi)統論述壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)對鋼鐵材(cai)料凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)的(de)影響(xiang)規律。
1. 凝固(gu)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(zu)成與熱(re)(re)(re)力(li)(li)(li)學參數(shu)(shu)（如(ru)溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)(he)(he)壓力(li)(li)(li)）之間關系的(de)(de)一(yi)種(zhong)圖(tu)形，它(ta)可以提供壓力(li)(li)(li)和(he)(he)(he)(he)(he)(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關熱(re)(re)(re)力(li)(li)(li)學參數(shu)(shu)之間的(de)(de)關系，這些熱(re)(re)(re)力(li)(li)(li)學參數(shu)(shu)包(bao)含了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫(wen)度和(he)(he)(he)(he)(he)(he)元素的(de)(de)平衡分(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)等(deng)。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)是(shi)探(tan)討壓力(li)(li)(li)對熱(re)(re)(re)力(li)(li)(li)學參數(shu)(shu)影響規律的(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮鋼在(zai)0.1MPa 下隨(sui)(sui)(sui)氮質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化的(de)(de)垂直截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中凝(ning)固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的(de)(de)區域如(ru)圖(tu)2-91(a)所(suo)示(shi)(shi)。圖(tu)中存在(zai)七個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區，分(fen)(fen)(fen)別為三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區：L+8、L+Y和(he)(he)(he)(he)(he)(he)8+γ;一(yi)個(ge)(ge)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存區L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存區L+8+γ是(shi)一(yi)個(ge)(ge)曲邊三(san)(san)(san)角形，三(san)(san)(san)個(ge)(ge)頂點（A、B和(he)(he)(he)(he)(he)(he)C)分(fen)(fen)(fen)別與三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區（鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)(he)(he)(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(jie)，且居中的(de)(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區（奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區的(de)(de)下方(fang)。根據曲邊三(san)(san)(san)角形的(de)(de)判定原則［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區內發(fa)生(sheng)了(le)包(bao)晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區（L+8、L+y和(he)(he)(he)(he)(he)(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)別發(fa)生(sheng)了(le)L→8、L→y和(he)(he)(he)(he)(he)(he)δ→y.在(zai)10MPa和(he)(he)(he)(he)(he)(he)100MPa下，隨(sui)(sui)(sui)氮質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化的(de)(de)垂直截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)分(fen)(fen)(fen)別如(ru)圖(tu)2-92(b)和(he)(he)(he)(he)(he)(he)（c)所(suo)示(shi)(shi)，對比可以看出，10MPa和(he)(he)(he)(he)(he)(he)100MPa下相(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)區數(shu)(shu)量(liang)和(he)(he)(he)(he)(he)(he)類(lei)型與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下，隨(sui)(sui)(sui)氮質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)化的(de)(de)垂直截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中存在(zai)兩個(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)(he)(he)(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區消失，如(ru)圖(tu)2-92(d)所(suo)示(shi)(shi)。
相(xiang)(xiang)圖中三(san)(san)相(xiang)(xiang)共(gong)存(cun)(cun)區(qu)(qu) L+8+y 隨(sui)壓(ya)力(li)的(de)(de)變(bian)化規律如圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)(he)1000MPa下(xia)，A點的(de)(de)坐(zuo)標分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)(he)（0%,1537.02K),B點的(de)(de)坐(zuo)標分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(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)(de)坐(zuo)標分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)(he)（0.901%,1666.65K).隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)(de)增加(jia)，A和(he)(he)C點向低氮區(qu)(qu)移(yi)動，B點向高氮區(qu)(qu)移(yi)動，整(zheng)個區(qu)(qu)域向高溫區(qu)(qu)移(yi)動，且三(san)(san)相(xiang)(xiang)共(gong)存(cun)(cun)區(qu)(qu)L+8+y呈增大(da)趨勢，曲邊三(san)(san)角形(xing)的(de)(de)形(xing)狀逐(zhu)漸由(you)“?”向“Δ”轉變(bian)［137],相(xiang)(xiang)轉變(bian)方式逐(zhu)步由(you)包晶(jing)反(fan)(fan)應(ying)（L+δ→y)向共(gong)晶(jing)反(fan)(fan)應(ying)（L→8+y)過(guo)(guo)渡，即當壓(ya)力(li)分(fen)(fen)別(bie)(bie)為(wei)(wei)0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa時，凝固過(guo)(guo)程為(wei)(wei)包晶(jing)反(fan)(fan)應(ying)，而1000MPa時為(wei)(wei)共(gong)晶(jing)反(fan)(fan)應(ying)。
為(wei)了進一步(bu)說(shuo)明(ming)(ming)壓(ya)力對凝(ning)固(gu)過(guo)程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變的(de)(de)影(ying)響規律，19Cr14Mn0.9N 含(han)氮鋼凝(ning)固(gu)過(guo)程中鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)隨(sui)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)變化規律如(ru)圖(tu)(tu)2-94所示。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)固(gu)時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)呈現出先增大后減小(xiao)(xiao)的(de)(de)趨(qu)勢(shi)，拐點分(fen)(fen)(fen)別(bie)為(wei)P1、P2和(he)P3,如(ru)圖(tu)(tu)2-94(a)所示；而奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均(jun)呈現出連續增大的(de)(de)趨(qu)勢(shi)。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變化拐點P1、P2和(he)P3的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)分(fen)(fen)(fen)別(bie)與奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出現位(wei)置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，如(ru)圖(tu)(tu)2-94(b)所示。當高(gao)于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減小(xiao)(xiao)而增加，此時(shi)無奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出現，即發生液固(gu)轉變（L→8);當低于(yu)P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)(wen)度(du)時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減小(xiao)(xiao)而減小(xiao)(xiao)，而奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)(zhu)漸(jian)增加，即鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)著(zhu)(zhu)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形成逐(zhu)(zhu)漸(jian)消失(shi)，發生包(bao)晶(jing)反應(ying)（L+8→y);而1000MPa下，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)均(jun)隨(sui)著(zhu)(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減小(xiao)(xiao)而逐(zhu)(zhu)步(bu)增大，直(zhi)至凝(ning)固(gu)結束，表明(ming)(ming)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)氏(shi)(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾(ji)乎同(tong)時(shi)從(cong)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出，即凝(ning)固(gu)過(guo)程發生共(gong)晶(jing)反應(ying)（L→8+y).這也(ye)證明(ming)(ming)了隨(sui)著(zhu)(zhu)壓(ya)力的(de)(de)增加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變方式逐(zhu)(zhu)漸(jian)由包(bao)晶(jing)反應(ying)（L+8→y)向共(gong)晶(jing)反應(ying)（L→8+y)過(guo)渡。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固過(guo)程中鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)隨壓力(li)(li)的變(bian)(bian)化(hua)規律如圖2-95所示(shi)(shi)。當壓力(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)到100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)變(bian)(bian)化(hua)較(jiao)小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)整(zheng)(zheng)體(ti)向高溫端(duan)移動，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形成區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)逐漸(jian)減(jian)小；當壓力(li)(li)進一步增(zeng)加(jia)到1000MPa時(shi)，鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)幾乎(hu)從隨氮(dan)質量(liang)分數變(bian)(bian)化(hua)的垂(chui)直截面相(xiang)(xiang)(xiang)圖中消(xiao)失(shi)，如圖2-95(a)所示(shi)(shi)，即(ji)增(zeng)加(jia)壓力(li)(li)有助于鐵(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ的消(xiao)失(shi)［138].而對于奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ,隨著(zhu)壓力(li)(li)的增(zeng)加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)向高溫段移動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)整(zheng)(zheng)體(ti)向高氮(dan)區(qu)(qu)(qu)(qu)移動，整(zheng)(zheng)個(ge)區(qu)(qu)(qu)(qu)域(yu)呈增(zeng)大趨勢(shi)，如圖2-95(b)所示(shi)(shi)。
2. 凝固模式
不銹鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)(mo)(mo)式根據凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)種類和相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變類型通常分(fen)(fen)為四類。①F型：L→L+8→8→8+y;②FA型：L→L+8→L+8+Y→8+y;③AF型：L→L+Y→L+y+δ→8+y;④A型：L→L+y→y.凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)(mo)(mo)式主(zhu)要(yao)受合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)(fen)和凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)條件(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)，在(zai)(zai)合(he)金(jin)成(cheng)分(fen)(fen)一定(ding)的(de)(de)(de)(de)(de)情況(kuang)下(xia)，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)(mo)(mo)式主(zhu)要(yao)由(you)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)條件(jian)決定(ding)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)在(zai)(zai)不同壓力下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順(shun)序，如圖(tu)2-96所示，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)在(zai)(zai)各壓力下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)(mo)(mo)式均為FA型。以0.1MPa的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)為例，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)過程(cheng)(cheng)分(fen)(fen)為三(san)個階段，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)初期(qi)，發生(sheng)L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變反應；當(dang)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數升至0.05左右時，發生(sheng)包晶反應（L+δ→y),奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開(kai)始形成(cheng)，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此(ci)時體(ti)(ti)系(xi)中固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由(you)8和γ共(gong)同組成(cheng)；在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)末(mo)期(qi)，鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直接轉變為奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)結束(shu)，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)結束(shu)后(hou)，固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為單一的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此(ci)，0.1MPa 下(xia)19Cr14Mn0.9N 含(han)氮鋼(gang)的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順(shun)序為：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在(zai)10MPa、100MPa和1000MPa下(xia)(xia)19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)固(gu)相變(bian)順序(xu)可(ke)知，當(dang)(dang)壓力(li)從0.1MPa增加(jia)到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)的凝(ning)固(gu)模式依舊為FA型。然(ran)而(er)，當(dang)(dang)壓力(li)達到(dao)1000MPa時，凝(ning)固(gu)過程中包晶反應（L+8→y)轉變(bian)為共晶反應（L→8+y),其相轉變(bian)順序(xu)發生明顯變(bian)化，如圖2-96所示(shi)。1000MPa下(xia)(xia)凝(ning)固(gu)相變(bian)順序(xu)可(ke)歸結為：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當(dang)壓(ya)力(li)逐漸由(you)(you)0.1MPa增(zeng)加至1000MPa時(shi)(shi)(shi)，L→8相(xiang)(xiang)轉變的(de)(de)溫度(du)區間由(you)(you)3.86K降(jiang)至0.079K,奧氏體相(xiang)(xiang)γ形(xing)成(cheng)時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)固相(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數由(you)(you)0.05降(jiang)至0.00075（圖(tu)2-96),同(tong)時(shi)(shi)(shi)相(xiang)(xiang)圖(tu)中C點(dian)（圖(tu)2-93)氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)數由(you)(you)0.934%降(jiang)低至0.901%,固相(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數十(shi)分(fen)(fen)逼近(jin)本體氮(dan)質量(liang)分(fen)(fen)數0.9%,即L→8相(xiang)(xiang)轉變區間基本消(xiao)失。因此，隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)(de)增(zeng)加，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼的(de)(de)凝(ning)(ning)固模式呈現由(you)(you)FA型(xing)向(xiang)A型(xing)轉變的(de)(de)趨勢，這主要是由(you)(you)于(yu)增(zeng)加壓(ya)力(li)有(you)助于(yu)比(bi)體積小(xiao)的(de)(de)相(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)（γ相(xiang)(xiang)的(de)(de)比(bi)體積小(xiao)于(yu)8相(xiang)(xiang)）,即加壓(ya)抑(yi)制了8相(xiang)(xiang)的(de)(de)形(xing)成(cheng)，使凝(ning)(ning)固模式發生改變。
3. 固／液相(xiang)線(xian)
凝固存在凝固潛熱的釋放(fang)和(he)體(ti)積的收縮，屬于一級相變，因而可以(yi)采用克拉佩龍方(fang)程來描述壓力與相變溫度之間的關系，即(ji)
4. 氮(dan)溶解度
溫度(du)(du)(du)是(shi)影響合金(jin)體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)重要因(yin)素(su)之(zhi)(zhi)一(yi)。從圖(tu)2-98中可(ke)(ke)以看出(chu)，隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)降低(di)(di)，19Cr14MnxN 凝固過程中氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)逐漸升高，直(zhi)到(dao)溫度(du)(du)(du)降至(zhi)(zhi)(zhi)液(ye)相(xiang)(xiang)線(xian)(xian)（凝固初(chu)期）時達(da)到(dao)一(yi)個(ge)峰(feng)值（A點(dian)(dian)）。隨著(zhu)凝固的(de)(de)進(jin)行，發生(sheng)(sheng)L→8液(ye)固相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變，氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)較小的(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成，導致(zhi)了(le)體(ti)(ti)系(xi)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)迅速(su)降低(di)(di)，直(zhi)到(dao)溫度(du)(du)(du)降至(zhi)(zhi)(zhi)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ析出(chu)點(dian)(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變點(dian)(dian)），此(ci)(ci)時體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)最小（B點(dian)(dian)），即出(chu)現(xian)“鐵素(su)體(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖(tu)2-99所(suo)示。隨著(zhu)凝固的(de)(de)繼續(xu)進(jin)行，固相(xiang)(xiang)中鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8的(de)(de)質量分數減小，氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)較大(da)的(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)應地增(zeng)加，體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)又逐步(bu)增(zeng)大(da)，直(zhi)到(dao)溫度(du)(du)(du)降至(zhi)(zhi)(zhi)固相(xiang)(xiang)線(xian)(xian)（凝固結束，即C點(dian)(dian)）。凝固結束后，隨著(zhu)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)繼續(xu)降低(di)(di)，體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)將(jiang)繼續(xu)增(zeng)大(da)，這主要是(shi)由體(ti)(ti)系(xi)發生(sheng)(sheng)固固轉(zhuan)變δ→y(C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)）和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)隨著(zhu)溫度(du)(du)(du)的(de)(de)降低(di)(di)而(er)增(zeng)加（D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)）兩方面原(yuan)因(yin)所(suo)導致(zhi)的(de)(de)。此(ci)(ci)外，氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)在(zai)C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)增(zeng)長(chang)速(su)率明顯(xian)大(da)于D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)，這主要歸因(yin)于C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)貧氮(dan)相(xiang)(xiang)（鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8)的(de)(de)消失加速(su)了(le)體(ti)(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)增(zeng)長(chang)。在(zai)整個(ge)凝固過程中（A和(he)C點(dian)(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)），氮(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)變化范(fan)圍為(wei)0.255%~0.648%.由此(ci)(ci)可(ke)(ke)見，在(zai)0.1MPa下(xia)，19Cr14Mn鋼中氮(dan)的(de)(de)質量分數達(da)到(dao)0.9%而(er)不(bu)產生(sheng)(sheng)嚴重的(de)(de)氮(dan)氣孔缺陷，是(shi)很難實現(xian)的(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下19Cr14MnxN氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)隨(sui)(sui)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)變化規(gui)律(lv)如圖2-99所示，0.1MPa下，氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)隨(sui)(sui)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)變化規(gui)律(lv)存在明顯的(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱，“鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱”本(ben)質上是在固相中奧氏體(ti)(ti)(ti)形(xing)成元素(su)(su)質量分(fen)數較低(di)的(de)(de)情況下，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相δ在凝(ning)固初期析(xi)出，導(dao)致(zhi)體(ti)(ti)(ti)系氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)快速降(jiang)低(di)的(de)(de)現(xian)象；凝(ning)固過程中鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱的(de)(de)出現(xian)會(hui)加劇局(ju)部氮析(xi)出的(de)(de)趨(qu)勢(shi)，造成局(ju)部氮分(fen)布均勻性差等缺(que)(que)陷(xian)，更甚(shen)者會(hui)導(dao)致(zhi)大量氣孔缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)形(xing)成，進而影響后續(xu)加工(gong)工(gong)藝，大幅度(du)(du)降(jiang)低(di)了(le)材料的(de)(de)成材率。然而，隨(sui)(sui)著壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)增加，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱減(jian)小，當壓(ya)(ya)力(li)增加到1MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱完全消失，且在體(ti)(ti)(ti)系整個凝(ning)固過程中，氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)始終處于增大的(de)(de)趨(qu)勢(shi)。因此，對19Cr14MnxN而言，增加壓(ya)(ya)力(li)能夠有效地增加體(ti)(ti)(ti)系氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)，避免(mian)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)阱的(de)(de)形(xing)成，從而減(jian)小了(le)凝(ning)固過程中氣孔缺(que)(que)陷(xian)的(de)(de)形(xing)成趨(qu)勢(shi)。
5. 元素分配系數(shu)
凝固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)，合金(jin)元素在(zai)固(gu)／液界面處發生(sheng)質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)再(zai)分(fen)(fen)配(pei)，導(dao)致(zhi)了合金(jin)元素在(zai)鑄錠(ding)內分(fen)(fen)布的(de)不均勻性，最終形成(cheng)偏析。溶質(zhi)再(zai)分(fen)(fen)配(pei)的(de)程(cheng)(cheng)度通常采用溶質(zhi)分(fen)(fen)配(pei)系(xi)數(shu)(shu)ko進(jin)行表征，即平衡凝固(gu)過程(cheng)(cheng)中(zhong)固(gu)相(xiang)中(zhong)溶質(zhi)的(de)質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)Cs與液相(xiang)中(zhong)溶質(zhi)的(de)質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)(shu)CL之間比(bi)值(zhi)：
對(dui)于二元(yuan)合金體(ti)(ti)系(xi)，溶質分配系(xi)數(shu)o通(tong)常可(ke)以(yi)由相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中(zhong)固(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)線斜率獲得；而(er)對(dui)于多(duo)元(yuan)合金體(ti)(ti)系(xi)，難以(yi)利(li)用相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)進(jin)行計(ji)(ji)算，但可(ke)基于準確(que)可(ke)靠的熱力學數(shu)據(ju)，利(li)用溶質在固(gu)／液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)化學位相(xiang)(xiang)(xiang)等的原理進(jin)行計(ji)(ji)算。由于19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝固(gu)時(shi)，固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變過(guo)程(cheng)中(zhong)存(cun)在鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ共存(cun)的階段，因(yin)而(er)結(jie)合凝固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數(shu)以(yi)及(ji)各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)元(yuan)素(su)質量(liang)分數(shu)，采用式(shi)（2-177)可(ke)計(ji)(ji)算各元(yuan)素(su)的溶質分配系(xi)數(shu)，即(ji)
式中(zhong)，k為(wei)元(yuan)素(su)i的分(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)數；ws和(he)wy分(fen)(fen)(fen)別為(wei)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)γ的質量分(fen)(fen)(fen)數；Cs,i和(he)Cy,;分(fen)(fen)(fen)別為(wei)元(yuan)素(su)i在鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)的質量分(fen)(fen)(fen)數。
在(zai)0.1MPa下的(de)(de)(de)(de)(de)凝固(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼各(ge)(ge)(ge)元素(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律如圖(tu)(tu)2-100所示。固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由單一(yi)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存(cun)時，各(ge)(ge)(ge)元素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化趨(qu)勢出現了(le)明顯的(de)(de)(de)(de)(de)拐(guai)點，這主要是由于(yu)各(ge)(ge)(ge)元在(zai)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)差異較大(da)。結合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)(gu)時的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序可知(zhi)，在(zai)凝固(gu)(gu)初期，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)(wei)單一(yi)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)(zhong)各(ge)(ge)(ge)元素(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別為(wei)(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)(gu)末期，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)(wei)單一(yi)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)各(ge)(ge)(ge)元素(su)(su)(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)別為(wei)(wei)(wei)：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由此可知(zhi)，碳(tan)(tan)、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅(gui)在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)大(da)于(yu)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而(er)(er)，在(zai)發(fa)生L+8→γ轉(zhuan)變時，鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減少，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)(zeng)加，致(zhi)使碳(tan)(tan)、氮(dan)、錳(meng)和(he)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)(xiao)逐漸增(zeng)(zeng)大(da)。而(er)(er)對于(yu)鉬和(he)鉻，它們在(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)小(xiao)(xiao)于(yu)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)鉬和(he)鉻的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)(xiao)而(er)(er)逐漸減小(xiao)(xiao)，如圖(tu)(tu)2-100所示。
在10MPa 和(he)(he)(he)100MPa下，各元(yuan)素分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)液(ye)相質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)變化(hua)規律與(yu)0.1MPa的(de)相同，如圖(tu)2-101所(suo)示。而(er)在1000MPa下，除凝(ning)固(gu)(gu)初期（液(ye)相質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)十分(fen)(fen)(fen)(fen)接近于(yu)(yu)(yu)1時(shi)）固(gu)(gu)相由單一鐵(tie)素體相8組成外，在后續凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，由于(yu)(yu)(yu)發生了共晶(jing)(jing)(jing)轉(zhuan)變L→y+8,固(gu)(gu)相中(zhong)鐵(tie)素體相8和(he)(he)(he)奧氏體相γ的(de)量(liang)均(jun)隨(sui)著(zhu)(zhu)液(ye)相質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)而(er)增大，因而(er)各元(yuan)素分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)為平滑曲(qu)線，無明(ming)顯拐(guai)點出現，如圖(tu)2-101所(suo)示。此外，隨(sui)著(zhu)(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增加(jia)(jia)，鉬(mu)(mu)和(he)(he)(he)錳的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)，且錳的(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)幅度(du)大于(yu)(yu)(yu)鉬(mu)(mu)，因而(er)壓(ya)力(li)有利于(yu)(yu)(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間液(ye)相中(zhong)鉬(mu)(mu)和(he)(he)(he)錳的(de)富集，進而(er)加(jia)(jia)劇(ju)了鉬(mu)(mu)和(he)(he)(he)錳的(de)微(wei)觀(guan)偏(pian)析(xi)，如圖(tu)2-102所(suo)示。對(dui)于(yu)(yu)(yu)元(yuan)素碳(tan)(tan)、氮和(he)(he)(he)鉻，元(yuan)素分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)(zhu)壓(ya)增加(jia)(jia)而(er)增大，且始(shi)終(zhong)小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)1,因而(er)增加(jia)(jia)壓(ya)力(li)有助于(yu)(yu)(yu)緩解(jie)其在枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間液(ye)相中(zhong)富集，從而(er)減(jian)(jian)輕(qing)碳(tan)(tan)、氮和(he)(he)(he)鉻的(de)微(wei)觀(guan)偏(pian)析(xi)。對(dui)于(yu)(yu)(yu)硅元(yuan)素，壓(ya)力(li)一定(ding)時(shi)，凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)其分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)從小(xiao)(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)1逐步向大于(yu)(yu)(yu)1過(guo)渡，使得枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間液(ye)相中(zhong)硅的(de)濃度(du)呈現出先(xian)增大后減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)的(de)趨勢(shi)；而(er)當(dang)壓(ya)力(li)增加(jia)(jia)到1000MPa時(shi)，整(zheng)個凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)硅的(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)始(shi)終(zhong)大于(yu)(yu)(yu)1,枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)間液(ye)相中(zhong)硅的(de)濃度(du)隨(sui)著(zhu)(zhu)液(ye)相質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)而(er)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)(xiao)，進而(er)導致(zhi)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)(jing)界處(chu)貧硅，偏(pian)析(xi)加(jia)(jia)劇(ju)。
6. 元素擴散系數
擴散是(shi)指晶(jing)體中(zhong)原(yuan)子(zi)(zi)（或(huo)離子(zi)(zi)）由(you)(you)熱運動產生(sheng)的(de)(de)遷移過程，合(he)金元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)擴自始(shi)至終貫穿金屬或(huo)者合(he)金發生(sheng)相變(bian)、組織轉變(bian)、結晶(jing)和再結晶(jing)等(deng)過程。各(ge)元(yuan)(yuan)素(su)的(de)(de)擴散系(xi)數(shu)D是(shi)體系(xi)的(de)(de)動態性(xing)質之一，由(you)(you)菲(fei)克(ke)第一定律可知，擴散系(xi)數(shu)是(shi)元(yuan)(yuan)素(su)在單位時間(jian)每單位濃度(du)梯度(du)的(de)(de)條件下沿擴散方(fang)向垂直通(tong)過單位面積的(de)(de)質量或(huo)物(wu)質的(de)(de)量，可由(you)(you)阿倫尼(ni)烏斯方(fang)程進(jin)行描述，即(ji)
式(shi)(shi)中(zhong)(zhong)(zhong)，kb為(wei)玻爾茲曼常數(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活(huo)能(neng)；T為(wei)溫度(du)(du)；A為(wei)常數(shu)。式(shi)(shi)（2-178)適用于所(suo)(suo)(suo)有類型(xing)的(de)固(gu)(gu)態擴(kuo)(kuo)散(san)(san)過(guo)程，不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)的(de)區別僅僅在(zai)于A和(he)(he)ΔGm的(de)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)。從式(shi)(shi)（2-178)可以(yi)(yi)看出，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)隨(sui)著(zhu)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活(huo)能(neng)ΔGm的(de)增(zeng)(zeng)大而(er)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)；反之，激(ji)活(huo)能(neng)ΔGm越(yue)小(xiao)(xiao)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)越(yue)大，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)越(yue)容易。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼凝固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)(zhong)各元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)如(ru)圖2-103所(suo)(suo)(suo)示。鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)i(i=碳、氮(dan)(dan)、錳(meng)(meng)、鉬(mu)、鉻(ge)(ge)和(he)(he)硅(gui)）的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)均(jun)比奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)大1~2個數(shu)量級(ji)，這主要是由于奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)晶(jing)胞(bao)(bao)（面心立方）的(de)致(zhi)(zhi)密度(du)(du)為(wei)0.74,大于鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)晶(jing)胞(bao)(bao)（體(ti)(ti)心立方）的(de)致(zhi)(zhi)密度(du)(du)（0.68),而(er)致(zhi)(zhi)密度(du)(du)大的(de)晶(jing)體(ti)(ti)結構(gou)中(zhong)(zhong)(zhong)，原子(zi)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)激(ji)活(huo)能(neng)較高，擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)較小(xiao)(xiao)。此外(wai)，間隙原子(zi)的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活(huo)能(neng)均(jun)比置(zhi)換原子(zi)的(de)小(xiao)(xiao)［145],因此元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)碳和(he)(he)氮(dan)(dan)無論在(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)還是奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)均(jun)比元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)錳(meng)(meng)、鉬(mu)、鉻(ge)(ge)和(he)(he)硅(gui)的(de)大2~3個數(shu)量級(ji)，如(ru)圖2-103所(suo)(suo)(suo)示。同(tong)時隨(sui)著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，碳和(he)(he)氮(dan)(dan)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)的(de)變化量均(jun)大于錳(meng)(meng)、鉬(mu)、鉻(ge)(ge)和(he)(he)硅(gui)；增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)了(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)，抑制了(le)氮(dan)(dan)的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)；增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)了(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)碳的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)，但(dan)增(zeng)(zeng)大了(le)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)碳的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)，加(jia)速了(le)其(qi)中(zhong)(zhong)(zhong)碳的(de)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)。因此，增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)對不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)的(de)影響不(bu)(bu)(bu)(bu)同(tong)，但(dan)總(zong)體(ti)(ti)來講，壓(ya)力(li)對擴(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)的(de)影響較小(xiao)(xiao)，在(zai)100MPa以(yi)(yi)內可以(yi)(yi)忽略。
7. 晶粒(li)形核
a. 臨界(jie)形核(he)半徑
根(gen)據經典形核(he)(he)(he)理論(lun)可知，均質(zhi)形核(he)(he)(he)過程(cheng)中臨形核(he)(he)(he)半徑r與相變驅動力(li)ΔGL→S,P之間的關系為
在19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)可由Thermo-Calc 熱力(li)(li)學軟件(jian)進(jin)行(xing)計算，結果如圖2-104所示(shi)。凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)的(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化規律與鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)系(xi)在0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa下(xia)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)呈現出先增大(da)后減(jian)(jian)小(xiao)的(de)(de)趨勢。凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初期發(fa)生L→8轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)生成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)隨(sui)著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行(xing)而(er)不(bu)斷增大(da)，直(zhi)至(zhi)發(fa)生L+8→γ轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)。此時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)，且(qie)壓力(li)(li)越大(da)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)的(de)(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)越小(xiao)，而(er)達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)時(shi)的(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數越大(da)，因此加壓有助于鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)提前(qian)達(da)到(dao)峰(feng)值(zhi)(zhi)；隨(sui)著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)繼(ji)續進(jin)行(xing)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉(zhuan)(zhuan)變(bian)(bian)(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)不(bu)斷減(jian)(jian)小(xiao)，直(zhi)至(zhi)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而(er)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)壓力(li)(li)為(wei)1000MPa時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力(li)(li)在整(zheng)個凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程中(zhong)呈持續增大(da)的(de)(de)趨勢。
相(xiang)比之下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的凝(ning)固過(guo)程(cheng)中，無論(lun)L→Y、L+8→y,還是(shi)L→8+y轉(zhuan)(zhuan)變(bian)，奧(ao)氏(shi)體相(xiang)γ作(zuo)為(wei)生成相(xiang)，其相(xiang)變(bian)驅動力(li)變(bian)化呈(cheng)單調性，均隨著(zhu)壓(ya)力(li)的增(zeng)加而(er)增(zeng)大(da)。因(yin)此，增(zeng)加壓(ya)力(li)有助于提(ti)升凝(ning)固過(guo)程(cheng)相(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)趨(qu)勢，即均增(zeng)大(da)了(le)L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)轉(zhuan)(zhuan)變(bian)過(guo)程(cheng)中生成相(xiang)的相(xiang)變(bian)驅動力(li)，有利于促進(jin)19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝(ning)固過(guo)程(cheng)的進(jin)行(xing)，這主要是(shi)因(yin)為(wei)鐵素(su)體相(xiang)δ和奧(ao)氏(shi)體相(xiang)γ的比體積(ji)均小于液(ye)相(xiang)。
根據式（2-179),不同壓(ya)力下晶(jing)粒的臨(lin)界形核(he)半徑與相(xiang)變驅動力的關系(xi)為(wei)
b. 形(xing)核率
單(dan)位體積液(ye)相在(zai)單(dan)位時間內(nei)所形(xing)(xing)成的晶(jing)核(he)數目稱(cheng)為(wei)形(xing)(xing)核(he)率，經典(dian)形(xing)(xing)核(he)理論給出(chu)了形(xing)(xing)核(he)率N與擴散激(ji)活(huo)能ΔGm和形(xing)(xing)核(he)功ΔG*之間的關(guan)系(xi)，即
從(cong)式（2-185)中可(ke)以看出(chu)，形(xing)(xing)(xing)核功(gong)ΔG隨著相變驅動(dong)力(li)(li)(li)ΔGL→s,P的增(zeng)(zeng)大而(er)減小(xiao)，因(yin)此增(zeng)(zeng)加(jia)凝固(gu)壓(ya)力(li)(li)(li)有利(li)于形(xing)(xing)(xing)核功(gong)ΔG的降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而(er)增(zeng)(zeng)大形(xing)(xing)(xing)核率(lv)N.此外，從(cong)壓(ya)力(li)(li)(li)對擴散(san)系(xi)數的影響可(ke)以得(de)出(chu)，隨著壓(ya)力(li)(li)(li)的增(zeng)(zeng)加(jia)，擴散(san)激活能ΔGm的變化(hua)較小(xiao)，在較低壓(ya)力(li)(li)(li)下，擴散(san)激活能ΔG的變化(hua)可(ke)以忽略。結合(he)式（2-183)可(ke)知，加(jia)壓(ya)通過減小(xiao)形(xing)(xing)(xing)核功(gong)ΔG,使得(de)形(xing)(xing)(xing)核率(lv)N呈指數增(zeng)(zeng)長，達到細化(hua)晶粒的效果。
8. 密度和(he)熱(re)膨脹系數
密度(du)表(biao)示(shi)物質疏密程度(du)，H13密度(du)隨壓(ya)(ya)力(li)(li)和(he)(he)(he)溫(wen)(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化曲線(xian)如(ru)圖2-105所示(shi)。其中，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)(he)L2分(fen)別(bie)對應H13凝固(gu)過程中的(de)相(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)開始(shi)(shi)和(he)(he)(he)結束點(dian)；S1和(he)(he)(he)S2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)H13的(de)固(gu)相(xiang)點(dian)；E1和(he)(he)(he)E2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)L→γ開始(shi)(shi)點(dian)；B1和(he)(he)(he)B2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)L+8→y開始(shi)(shi)點(dian)；L1和(he)(he)(he)L2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)(bian)(bian)(bian)L→8開始(shi)(shi)點(dian)，即H13的(de)凝固(gu)開始(shi)(shi)點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)(he)2MPa)和(he)(he)(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)示(shi)液相(xiang)密度(du)隨溫(wen)(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化曲線(xian)，相(xiang)應固(gu)相(xiang)密度(du)隨溫(wen)(wen)度(du)的(de)變(bian)(bian)(bian)(bian)化曲線(xian)分(fen)別(bie)如(ru)線(xian)S1So和(he)(he)(he)S2So所示(shi)。線(xian)L2Lo和(he)(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)(he)S1So相(xiang)互重合，表(biao)明(ming)壓(ya)(ya)力(li)(li)從(cong)0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)(ya)力(li)(li)對固(gu)相(xiang)液相(xiang)密度(du)以及熱(re)膨脹系數的(de)影響幾乎可以忽略不(bu)計，熱(re)膨脹系數約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)2MPa)和(he)S2L2(1000MPa)分別代表不同(tong)壓(ya)力下液、δ和(he)γ混合相(xiang)密度(du)隨溫(wen)度(du)的變(bian)化(hua)規律。當(dang)溫(wen)度(du)一定時，壓(ya)力從0.1MPa 增加至(zhi)1000MPa,混合相(xiang)密度(du)變(bian)化(hua)幅度(du)較大(da)，其主要原因如下：
a. 加壓提(ti)高(gao)了固（S1→S2)、液相(xiang)(xiang)(xiang)溫度(du)（L→L2),使(shi)得(de)凝固區(qu)間向高(gao)溫區(qu)移動（S,L1S2L2),進而導致在溫度(du)一定時，混合(he)相(xiang)(xiang)(xiang)中固相(xiang)(xiang)(xiang)的體(ti)積(ji)(ji)分數增大，液相(xiang)(xiang)(xiang)體(ti)積(ji)(ji)分數相(xiang)(xiang)(xiang)應減小。
b. 混合相中，固相密(mi)度(du)（8和γ)大于液相密(mi)度(du)，且隨壓力的變化幅度(du)較小。
此外，凝(ning)固過程中（S1L1和S2L2),密度的波動主要由(you)相(xiang)變（L→y;L+δ→Y和L→8)導(dao)致(zhi)各相(xiang)體(ti)積分數變化所導(dao)致(zhi)。
9. 焓、凝固潛熱以(yi)及(ji)比熱
焓(han)為熱力(li)學中表示物質(zhi)(zhi)系統能量狀態(tai)的一個狀態(tai)參(can)數，每千克物質(zhi)(zhi)的焓(han)為比(bi)焓(han)，即
式中(zhong)，h為比(bi)(bi)焓(han)；m為質量；U為內能；P為壓(ya)力(li)；V為體積(ji)(ji)。由式（2-186)可知，當內能和質量一定時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓(han)h與PV成(cheng)正比(bi)(bi)。當壓(ya)力(li)小于1000MPa時(shi)(shi)，加壓(ya)對(dui)液相(xiang)和固相(xiang)密度(du)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響幾(ji)乎(hu)可以忽略不(bu)計，因(yin)而對(dui)體積(ji)(ji)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響微乎(hu)其微。那么，比(bi)(bi)焓(han)主要受壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)影(ying)(ying)響，當壓(ya)力(li)從0.1MPa增加至1000MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓(han)明顯增大，但當壓(ya)力(li)低于2MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓(han)幾(ji)乎(hu)保持不(bu)變，如圖2-106所示。在凝固過程中(zhong)（L1S1和L2S2),當溫度(du)一定時(shi)(shi)，H13整個熱力(li)學體系(xi)的(de)(de)(de)比(bi)(bi)焓(han)隨壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)變化趨勢非常復雜(za)，主要原因(yin)如下：
a. 凝固(gu)過程中(zhong)存在凝固(gu)潛熱(re)的釋放，且潛熱(re)釋放與固(gu)相體積分數直接相關(guan)。
b. 當溫度一定(ding)時，固相體積分數隨不同壓力的變(bian)化而變(bian)化。
根(gen)據比焓隨(sui)溫度(du)的變化曲(qu)線，可得H13的凝(ning)固(gu)潛熱(re)(re)為221.3kJ/kgl1511;由(you)比焓溫度(du)變化曲(qu)線的斜率可得，液、固(gu)相比熱(re)(re)分比為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓(ya)力低(di)于1000MPa時(shi)，凝(ning)固(gu)潛熱(re)(re)，液、固(gu)相比熱(re)(re)隨(sui)壓(ya)力的變化均可忽(hu)略不(bu)計(ji)，如圖2-106所示。
