在(zai)(zai)加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)冶煉過程(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)控制對(dui)(dui)保障高(gao)(gao)氮鋼具(ju)備致密的(de)(de)宏(hong)觀(guan)組(zu)織和(he)(he)優異性能(neng)尤為重(zhong)(zhong)要(yao)。目前(qian)，經(jing)證實(shi)，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)主要(yao)通過兩種(zhong)方(fang)式(shi)對(dui)(dui)凝(ning)固(gu)過程(cheng)和(he)(he)組(zu)織產生影(ying)響(xiang)：一(yi)種(zhong)方(fang)式(shi)是(shi)宏(hong)觀(guan)尺度上(shang)機械作(zuo)(zuo)用導致的(de)(de)物理變(bian)(bian)(bian)(bian)化，如改變(bian)(bian)(bian)(bian)鑄(zhu)錠和(he)(he)鑄(zhu)型(xing)間的(de)(de)熱(re)(re)交換(huan)、冷(leng)卻(que)速率以及充型(xing)過程(cheng)的(de)(de)控制等(deng)，另一(yi)種(zhong)方(fang)式(shi)是(shi)微觀(guan)尺度上(shang)的(de)(de)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)變(bian)(bian)(bian)(bian)化，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)作(zuo)(zuo)為基(ji)本熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)之一(yi)，對(dui)(dui)有(you)氣(qi)相(xiang)參與(yu)的(de)(de)冶金(jin)反(fan)(fan)應(ying)和(he)(he)凝(ning)固(gu)過程(cheng)具(ju)有(you)十分重(zhong)(zhong)要(yao)的(de)(de)影(ying)響(xiang)；增加(jia)(jia)(jia)壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)在(zai)(zai)提高(gao)(gao)冶金(jin)反(fan)(fan)應(ying)速率的(de)(de)同(tong)時，能(neng)夠顯著增加(jia)(jia)(jia)鋼液中氮、鈣和(he)(he)鎂的(de)(de)溶解度，提高(gao)(gao)其收得(de)率，進而充分發(fa)揮其凈化鋼液或(huo)合金(jin)化作(zuo)(zuo)用；在(zai)(zai)低壓(ya)(ya)(ya)凝(ning)固(gu)過程(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)對(dui)(dui)相(xiang)圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)影(ying)響(xiang)可以忽(hu)略不(bu)計(ji)，但在(zai)(zai)高(gao)(gao)壓(ya)(ya)(ya)下(xia)，相(xiang)圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動力(li)(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)(shu)隨(sui)之發(fa)生改變(bian)(bian)(bian)(bian)，進而改變(bian)(bian)(bian)(bian)常(chang)規條件下(xia)的(de)(de)凝(ning)固(gu)模式(shi)，從(cong)而有(you)利(li)于一(yi)些(xie)新相(xiang)或(huo)新材料結(jie)構的(de)(de)生成。
壓(ya)力(li)(li)(li)對材(cai)(cai)料組織和(he)性能的(de)(de)影(ying)響已經引(yin)起了(le)(le)廣泛關注，自(zi)諾貝(bei)爾獎獲得者Bridgman 開展相關研究(jiu)以來,材(cai)(cai)料熱力(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)學參(can)數隨(sui)壓(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)變(bian)化規律就已經得到了(le)(le)大量(liang)研究(jiu),這些(xie)研究(jiu)主(zhu)要(yao)(yao)采用相圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)(de)方式(shi)完成(cheng)，且(qie)主(zhu)要(yao)(yao)集中在有色(se)金屬合金材(cai)(cai)料方面(mian)，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)Cd-Zn等;所研究(jiu)的(de)(de)熱力(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)學參(can)數主(zhu)要(yao)(yao)包括相圖、摩爾體積、共晶溫度(du)、初始轉變(bian)相類型、共晶點成(cheng)分、晶粒形(xing)核以及(ji)擴散系數等方面(mian)。研究(jiu)表(biao)明，高(gao)壓(ya)下(xia)（數量(liang)級約為10GPa)的(de)(de)熱力(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)學參(can)數與常壓(ya)下(xia)存在明顯差異(yi)(yi),而這些(xie)差異(yi)(yi)有助于闡明壓(ya)力(li)(li)(li)對組織的(de)(de)影(ying)響機理(li)。
同樣，在壓力(li)(li)(li)影響(xiang)鋼(gang)鐵(tie)(tie)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)方面，有研究人員初步(bu)探討了鋼(gang)鐵(tie)(tie)材(cai)料在高壓下的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線溫(wen)度和(he)(he)擴散系數(shu)等。所選體(ti)(ti)系有Fe-C和(he)(he)Fe-Mn-C(高錳(meng)鋼(gang)）等。高壓下的(de)(de)(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨著壓力(li)(li)(li)增大，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)δ區域(yu)不斷減小，奧氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ區域(yu)不斷增大，當壓力(li)(li)(li)增加至(zhi)2000MPa時，鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)(he)8區域(yu)幾乎消(xiao)失(shi)。但(dan)與有色金屬方面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比，壓力(li)(li)(li)對(dui)(dui)鋼(gang)鐵(tie)(tie)材(cai)料的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)方面的(de)(de)(de)研究依然(ran)十分(fen)(fen)貧瘠。本(ben)節將以(yi)含氮鋼(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)H13分(fen)(fen)別(bie)討論(lun)，壓力(li)(li)(li)對(dui)(dui)凝(ning)固(gu)過程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變、熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)（相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)、凝(ning)固(gu)模式、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線、體(ti)(ti)系氮溶(rong)解(jie)度、相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變驅動(dong)(dong)力(li)(li)(li)和(he)(he)分(fen)(fen)配系數(shu)等）和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)參數(shu)（擴散系數(shu)）的(de)(de)(de)影響(xiang)規律，從而系統(tong)論(lun)述(shu)壓力(li)(li)(li)對(dui)(dui)鋼(gang)鐵(tie)(tie)材(cai)料凝(ning)固(gu)熱(re)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)(dong)力(li)(li)(li)學(xue)(xue)(xue)的(de)(de)(de)影響(xiang)規律。
1. 凝固相變(bian)
相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)是用(yong)來(lai)表(biao)征(zheng)相(xiang)(xiang)(xiang)平(ping)衡系(xi)統的(de)(de)(de)(de)組成與熱力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)（如(ru)(ru)溫(wen)度(du)和(he)壓力(li)(li)）之間(jian)(jian)關系(xi)的(de)(de)(de)(de)一(yi)種圖(tu)(tu)(tu)形(xing)，它(ta)可以提供壓力(li)(li)和(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)關熱力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)之間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)關系(xi)，這些熱力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)包含了相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)溫(wen)度(du)和(he)元素(su)(su)的(de)(de)(de)(de)平(ping)衡分(fen)配系(xi)數(shu)等。因(yin)此，相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)是探討(tao)壓力(li)(li)對(dui)熱力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)影響(xiang)規(gui)律的(de)(de)(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼在(zai)(zai)0.1MPa 下(xia)隨(sui)(sui)氮(dan)(dan)質量(liang)分(fen)數(shu)變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)凝(ning)固相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)區(qu)(qu)域如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)2-91(a)所(suo)示(shi)。圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)七個(ge)(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，分(fen)別(bie)為三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)8+γ;一(yi)個(ge)(ge)(ge)三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)共存區(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)共存區(qu)(qu)L+8+γ是一(yi)個(ge)(ge)(ge)曲(qu)邊三(san)(san)角形(xing)，三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)頂(ding)點(dian)（A、B和(he)C)分(fen)別(bie)與三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)接(jie)，且居中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（奧氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)(de)(de)下(xia)方(fang)。根據曲(qu)邊三(san)(san)角形(xing)的(de)(de)(de)(de)判定原則［137,三(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)內發生(sheng)了包晶(jing)反(fan)應：L+δ→Y;三(san)(san)個(ge)(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)8+γ)分(fen)別(bie)發生(sheng)了L→8、L→y和(he)δ→y.在(zai)(zai)10MPa和(he)100MPa下(xia)，隨(sui)(sui)氮(dan)(dan)質量(liang)分(fen)數(shu)變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)分(fen)別(bie)如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)（c)所(suo)示(shi)，對(dui)比可以看出，10MPa和(he)100MPa下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)數(shu)量(liang)和(he)類型與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)，隨(sui)(sui)氮(dan)(dan)質量(liang)分(fen)數(shu)變(bian)(bian)(bian)化(hua)的(de)(de)(de)(de)垂直(zhi)(zhi)截(jie)面相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)中(zhong)(zhong)存在(zai)(zai)兩(liang)個(ge)(ge)(ge)單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)奧氏(shi)(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)消(xiao)失，如(ru)(ru)圖(tu)(tu)(tu)2-92(d)所(suo)示(shi)。
相(xiang)圖中(zhong)三(san)相(xiang)共(gong)存區(qu) L+8+y 隨(sui)壓力(li)的(de)變化規(gui)律(lv)如圖2-93所(suo)示(shi)，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)1000MPa下，A點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分別(bie)(bie)為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)（0%,1537.02K),B點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)分別(bie)(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(de)坐(zuo)標(biao)分別(bie)(bie)為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)（0.901%,1666.65K).隨(sui)著壓力(li)的(de)增加，A和(he)C點(dian)向(xiang)(xiang)低氮區(qu)移動(dong)，B點(dian)向(xiang)(xiang)高氮區(qu)移動(dong)，整(zheng)個區(qu)域向(xiang)(xiang)高溫區(qu)移動(dong)，且(qie)三(san)相(xiang)共(gong)存區(qu)L+8+y呈(cheng)增大趨勢，曲邊三(san)角形的(de)形狀逐漸由“?”向(xiang)(xiang)“Δ”轉變［137],相(xiang)轉變方式逐步由包晶反(fan)應(ying)(ying)（L+δ→y)向(xiang)(xiang)共(gong)晶反(fan)應(ying)(ying)（L→8+y)過(guo)渡，即當壓力(li)分別(bie)(bie)為(wei)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa時，凝(ning)固過(guo)程為(wei)包晶反(fan)應(ying)(ying)，而1000MPa時為(wei)共(gong)晶反(fan)應(ying)(ying)。
為了進一(yi)步(bu)說明(ming)壓力對(dui)凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)的(de)(de)影響規(gui)律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)隨(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)規(gui)律如(ru)圖(tu)2-94所示。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)凝(ning)(ning)固(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)呈(cheng)現(xian)(xian)出(chu)先增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大后減(jian)小(xiao)的(de)(de)趨(qu)勢，拐點分(fen)(fen)(fen)別為P1、P2和(he)P3,如(ru)圖(tu)2-94(a)所示；而(er)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均(jun)呈(cheng)現(xian)(xian)出(chu)連續增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大的(de)(de)趨(qu)勢。在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)變(bian)(bian)化(hua)拐點P1、P2和(he)P3的(de)(de)溫(wen)度(du)分(fen)(fen)(fen)別與奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現(xian)(xian)位(wei)置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)溫(wen)度(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如(ru)圖(tu)2-94(b)所示。當(dang)高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)度(du)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，此時(shi)無奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現(xian)(xian)，即(ji)(ji)發生液(ye)固(gu)轉變(bian)(bian)（L→8);當(dang)低于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫(wen)度(du)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)減(jian)小(xiao)，而(er)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，即(ji)(ji)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)著(zhu)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形成逐(zhu)漸消失，發生包(bao)晶(jing)反(fan)應（L+8→y);而(er)1000MPa下(xia)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)均(jun)隨(sui)著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)逐(zhu)步(bu)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)大，直至凝(ning)(ning)固(gu)結束，表(biao)明(ming)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同時(shi)從(cong)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)析出(chu)，即(ji)(ji)凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)發生共(gong)晶(jing)反(fan)應（L→8+y).這也(ye)證明(ming)了隨(sui)著(zhu)壓力的(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)(zeng)加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)方(fang)式(shi)逐(zhu)漸由包(bao)晶(jing)反(fan)應（L+8→y)向共(gong)晶(jing)反(fan)應（L→8+y)過渡。
19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝固過(guo)程中(zhong)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的單(dan)相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)隨壓(ya)(ya)力(li)的變化規律如(ru)圖(tu)2-95所(suo)示(shi)(shi)。當壓(ya)(ya)力(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊界(jie)變化較(jiao)小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)向(xiang)(xiang)高(gao)溫端移(yi)動，鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)區(qu)(qu)域逐漸(jian)減小；當壓(ya)(ya)力(li)進一步增(zeng)加(jia)(jia)到(dao)1000MPa時(shi)，鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)幾乎從隨氮質量分(fen)數變化的垂(chui)直截面(mian)相(xiang)(xiang)圖(tu)中(zhong)消失，如(ru)圖(tu)2-95(a)所(suo)示(shi)(shi)，即增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力(li)有助于(yu)(yu)鐵素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)δ的消失［138].而(er)對于(yu)(yu)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)的增(zeng)加(jia)(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊界(jie)向(xiang)(xiang)高(gao)溫段(duan)移(yi)動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊界(jie)整體(ti)向(xiang)(xiang)高(gao)氮區(qu)(qu)移(yi)動，整個(ge)區(qu)(qu)域呈增(zeng)大趨(qu)勢，如(ru)圖(tu)2-95(b)所(suo)示(shi)(shi)。
2. 凝(ning)固模式
不銹鋼(gang)的(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)根據凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)初(chu)始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)種類(lei)和相(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)類(lei)型通常分(fen)(fen)為(wei)四類(lei)。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)模(mo)(mo)式(shi)主要受(shou)合金成(cheng)分(fen)(fen)和凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)條件的(de)影響，在(zai)合金成(cheng)分(fen)(fen)一定(ding)的(de)情況下，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)主要由凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)條件決定(ding)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)在(zai)不同壓(ya)力下的(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序，如圖2-96所(suo)示，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初(chu)始(shi)相(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)在(zai)各壓(ya)力下的(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)模(mo)(mo)式(shi)均為(wei)FA型。以0.1MPa的(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程為(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程分(fen)(fen)為(wei)三個階段，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)初(chu)期，發生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)反應(ying)；當固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數升至0.05左右時(shi)，發生包晶反應(ying)（L+δ→y),奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成(cheng)，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)漸減少，此時(shi)體(ti)(ti)系(xi)中固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由8和γ共(gong)同組成(cheng)；在(zai)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)末期，鐵素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8完全消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)直接轉變(bian)為(wei)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結束，凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)結束后，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一的(de)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含(han)氮鋼(gang)的(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順(shun)序為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在10MPa、100MPa和1000MPa下(xia)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固相(xiang)變順序(xu)(xu)可知，當壓(ya)力(li)從0.1MPa增加到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的凝(ning)固模式依舊(jiu)為(wei)FA型。然而，當壓(ya)力(li)達到(dao)1000MPa時，凝(ning)固過(guo)程中包晶(jing)反應（L+8→y)轉變為(wei)共晶(jing)反應（L→8+y),其相(xiang)轉變順序(xu)(xu)發生明顯變化(hua)，如(ru)圖2-96所示(shi)。1000MPa下(xia)凝(ning)固相(xiang)變順序(xu)(xu)可歸結為(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此(ci)(ci)外(wai)，當壓(ya)力逐漸由0.1MPa增(zeng)加至(zhi)1000MPa時，L→8相(xiang)轉變(bian)的(de)(de)(de)溫度區(qu)間由3.86K降(jiang)(jiang)至(zhi)0.079K,奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ形成時的(de)(de)(de)固(gu)相(xiang)質量(liang)(liang)分數(shu)由0.05降(jiang)(jiang)至(zhi)0.00075（圖2-96),同(tong)時相(xiang)圖中(zhong)C點（圖2-93)氮(dan)(dan)質量(liang)(liang)分數(shu)由0.934%降(jiang)(jiang)低至(zhi)0.901%,固(gu)相(xiang)質量(liang)(liang)分數(shu)十(shi)分逼(bi)近本體(ti)(ti)(ti)氮(dan)(dan)質量(liang)(liang)分數(shu)0.9%,即L→8相(xiang)轉變(bian)區(qu)間基本消失。因此(ci)(ci)，隨著壓(ya)力的(de)(de)(de)增(zeng)加，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼的(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)模式呈現由FA型向(xiang)A型轉變(bian)的(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)，這主(zhu)要是由于(yu)(yu)增(zeng)加壓(ya)力有助于(yu)(yu)比(bi)體(ti)(ti)(ti)積(ji)小的(de)(de)(de)相(xiang)形成（γ相(xiang)的(de)(de)(de)比(bi)體(ti)(ti)(ti)積(ji)小于(yu)(yu)8相(xiang)）,即加壓(ya)抑制了8相(xiang)的(de)(de)(de)形成，使(shi)凝(ning)固(gu)模式發生改變(bian)。
3. 固／液相線
凝固存(cun)在凝固潛熱(re)的釋放(fang)和(he)體積的收縮，屬于(yu)一(yi)級相(xiang)變，因而可(ke)以采用克拉佩龍方程來描(miao)述(shu)壓(ya)力(li)與(yu)相(xiang)變溫度之(zhi)間的關系，即(ji)
4. 氮溶解度
溫(wen)度(du)(du)(du)是(shi)影響(xiang)合金體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)重要因(yin)素之(zhi)(zhi)一。從圖(tu)2-98中(zhong)(zhong)可以看出(chu)，隨著液(ye)相(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低，19Cr14MnxN 凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)逐漸升高，直(zhi)(zhi)(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至液(ye)相(xiang)線（凝(ning)(ning)(ning)固(gu)初期）時(shi)達到一個峰值（A點(dian)）。隨著凝(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)進行(xing)，發生(sheng)L→8液(ye)固(gu)相(xiang)轉(zhuan)變，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)較(jiao)小的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8形成，導致了(le)體(ti)(ti)(ti)系(xi)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)迅速降(jiang)(jiang)低，直(zhi)(zhi)(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ析出(chu)點(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變點(dian)），此時(shi)體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)最小（B點(dian)），即出(chu)現“鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖(tu)2-99所(suo)示。隨著凝(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)進行(xing)，固(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8的(de)(de)(de)(de)質量(liang)分(fen)數(shu)減小，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)較(jiao)大(da)的(de)(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ相(xiang)應地增(zeng)加，體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)又(you)逐步增(zeng)大(da)，直(zhi)(zhi)(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至固(gu)相(xiang)線（凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結(jie)束，即C點(dian)）。凝(ning)(ning)(ning)固(gu)結(jie)束后，隨著溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)降(jiang)(jiang)低，體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)將(jiang)繼(ji)續(xu)增(zeng)大(da)，這(zhe)主要是(shi)由體(ti)(ti)(ti)系(xi)發生(sheng)固(gu)固(gu)轉(zhuan)變δ→y(C和(he)(he)D點(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)）和(he)(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)隨著溫(wen)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低而(er)增(zeng)加（D和(he)(he)E點(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)）兩方面原因(yin)所(suo)導致的(de)(de)(de)(de)。此外，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)在C和(he)(he)D點(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)長速率明(ming)顯大(da)于D和(he)(he)E點(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)，這(zhe)主要歸(gui)因(yin)于C和(he)(he)D點(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)貧氮(dan)(dan)相(xiang)（鐵(tie)(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)消失加速了(le)體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)長。在整個凝(ning)(ning)(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)（A和(he)(he)C點(dian)之(zhi)(zhi)間(jian)(jian)），氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)(de)(de)(de)變化范圍(wei)為0.255%~0.648%.由此可見(jian)，在0.1MPa下，19Cr14Mn鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)質量(liang)分(fen)數(shu)達到0.9%而(er)不產生(sheng)嚴重的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)氣孔缺陷，是(shi)很難實現的(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)19Cr14MnxN氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)隨(sui)壓力(li)的(de)變化規律如圖2-99所示，0.1MPa下(xia)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)隨(sui)壓力(li)的(de)變化規律存在(zai)明(ming)顯(xian)的(de)鐵(tie)素(su)體(ti)阱(jing)，“鐵(tie)素(su)體(ti)阱(jing)”本質上是在(zai)固相(xiang)中奧(ao)氏(shi)體(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)元(yuan)素(su)質量分(fen)數較低(di)的(de)情(qing)況下(xia)，鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)δ在(zai)凝固初期析(xi)出，導致(zhi)體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)快速降(jiang)低(di)的(de)現(xian)象；凝固過(guo)程(cheng)中鐵(tie)素(su)體(ti)阱(jing)的(de)出現(xian)會加(jia)劇(ju)局(ju)部氮(dan)(dan)(dan)析(xi)出的(de)趨(qu)勢，造成(cheng)(cheng)局(ju)部氮(dan)(dan)(dan)分(fen)布(bu)均勻性差等缺陷(xian)，更(geng)甚者(zhe)會導致(zhi)大量氣孔缺陷(xian)的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)，進而影響(xiang)后(hou)續加(jia)工工藝，大幅(fu)度(du)(du)降(jiang)低(di)了(le)材料的(de)成(cheng)(cheng)材率(lv)。然而，隨(sui)著壓力(li)的(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，鐵(tie)素(su)體(ti)阱(jing)減小，當壓力(li)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1MPa時(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)阱(jing)完全(quan)消失，且在(zai)體(ti)系整個(ge)凝固過(guo)程(cheng)中，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)始(shi)終處于增(zeng)(zeng)(zeng)大的(de)趨(qu)勢。因此，對19Cr14MnxN而言(yan)，增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)壓力(li)能夠有效(xiao)地增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)體(ti)系氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)，避(bi)免鐵(tie)素(su)體(ti)阱(jing)的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)，從而減小了(le)凝固過(guo)程(cheng)中氣孔缺陷(xian)的(de)形(xing)成(cheng)(cheng)趨(qu)勢。
5. 元(yuan)素(su)分(fen)配系數
凝(ning)(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)，合(he)金元素在(zai)固(gu)／液界面處發生(sheng)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數的再分(fen)配，導致了合(he)金元素在(zai)鑄錠內分(fen)布的不均勻性，最終形成偏析。溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)再分(fen)配的程度通常采用溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)配系數ko進(jin)行表征(zheng)，即平衡凝(ning)(ning)固(gu)過程中(zhong)(zhong)固(gu)相中(zhong)(zhong)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數Cs與液相中(zhong)(zhong)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數CL之(zhi)間比值(zhi)：
對于(yu)二元(yuan)(yuan)合(he)金體系(xi)，溶質(zhi)分配(pei)系(xi)數(shu)(shu)o通常可以由相(xiang)(xiang)(xiang)圖中(zhong)(zhong)固／液相(xiang)(xiang)(xiang)線斜率獲得；而對于(yu)多元(yuan)(yuan)合(he)金體系(xi)，難以利用(yong)相(xiang)(xiang)(xiang)圖進(jin)行(xing)計(ji)(ji)算(suan)，但可基于(yu)準確可靠的(de)熱力學(xue)(xue)數(shu)(shu)據，利用(yong)溶質(zhi)在固／液相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)化學(xue)(xue)位相(xiang)(xiang)(xiang)等的(de)原(yuan)理進(jin)行(xing)計(ji)(ji)算(suan)。由于(yu)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固時，固相(xiang)(xiang)(xiang)轉變過程中(zhong)(zhong)存在鐵素體相(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ共存的(de)階(jie)段，因而結合(he)凝固過程中(zhong)(zhong)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)以及各相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素質(zhi)量(liang)分數(shu)(shu)，采用(yong)式（2-177)可計(ji)(ji)算(suan)各元(yuan)(yuan)素的(de)溶質(zhi)分配(pei)系(xi)數(shu)(shu)，即
式中，k為(wei)元素i的分(fen)(fen)配系數(shu)；ws和(he)wy分(fen)(fen)別為(wei)鐵素體(ti)相(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)γ的質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)；Cs,i和(he)Cy,;分(fen)(fen)別為(wei)元素i在鐵素體(ti)相(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)γ中的質(zhi)量分(fen)(fen)數(shu)。
在(zai)(zai)0.1MPa下(xia)的(de)(de)(de)凝固(gu)(gu)過程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼各(ge)元素(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化(hua)規律如(ru)圖2-100所示(shi)。固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)由(you)單一(yi)(yi)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存(cun)時(shi)，各(ge)元素(su)(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化(hua)趨勢出現(xian)了(le)明顯的(de)(de)(de)拐點，這主要是由(you)于(yu)各(ge)元在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)差異較大(da)。結合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)(gu)時(shi)的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序可知(zhi)，在(zai)(zai)凝固(gu)(gu)初期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)單一(yi)(yi)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各(ge)元素(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)分(fen)(fen)(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)(zai)凝固(gu)(gu)末期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)(wei)單一(yi)(yi)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各(ge)元素(su)(su)溶質(zhi)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)分(fen)(fen)(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(you)此可知(zhi)，碳、氮(dan)、錳(meng)和(he)(he)硅(gui)在(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)大(da)于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而(er)(er)，在(zai)(zai)發生(sheng)L+8→γ轉變時(shi)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減少，奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增(zeng)加(jia)，致(zhi)使(shi)碳、氮(dan)、錳(meng)和(he)(he)硅(gui)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)逐漸增(zeng)大(da)。而(er)(er)對于(yu)鉬和(he)(he)鉻，它們(men)在(zai)(zai)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)小(xiao)于(yu)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)鉬和(he)(he)鉻的(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)數(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)逐漸減小(xiao)，如(ru)圖2-100所示(shi)。
在(zai)10MPa 和(he)100MPa下，各元(yuan)(yuan)素(su)(su)分配(pei)系數(shu)(shu)隨(sui)(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化規律(lv)與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，如圖(tu)2-101所示(shi)。而(er)(er)(er)在(zai)1000MPa下，除凝固(gu)(gu)初期（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)(shu)十分接近于(yu)(yu)1時）固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由單一(yi)鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8組成外，在(zai)后續凝固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)，由于(yu)(yu)發生了(le)共晶轉變(bian)L→y+8,固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鐵素(su)(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)(de)量均(jun)隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)(jian)小而(er)(er)(er)增(zeng)大(da)(da)，因而(er)(er)(er)各元(yuan)(yuan)素(su)(su)分配(pei)系數(shu)(shu)為平滑曲線，無(wu)明顯(xian)拐點出(chu)現(xian)，如圖(tu)2-101所示(shi)。此(ci)外，隨(sui)(sui)著壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，鉬和(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分配(pei)系數(shu)(shu)均(jun)減(jian)(jian)(jian)小，且錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)(jian)小幅度(du)大(da)(da)于(yu)(yu)鉬，因而(er)(er)(er)壓(ya)(ya)力(li)有(you)(you)利于(yu)(yu)枝晶間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鉬和(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)富集(ji)，進(jin)而(er)(er)(er)加(jia)(jia)劇(ju)了(le)鉬和(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微觀偏(pian)析(xi)，如圖(tu)2-102所示(shi)。對(dui)于(yu)(yu)元(yuan)(yuan)素(su)(su)碳(tan)(tan)、氮和(he)鉻，元(yuan)(yuan)素(su)(su)分配(pei)系數(shu)(shu)隨(sui)(sui)著壓(ya)(ya)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)(er)(er)增(zeng)大(da)(da)，且始(shi)終小于(yu)(yu)1,因而(er)(er)(er)增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)(ya)力(li)有(you)(you)助于(yu)(yu)緩解其(qi)在(zai)枝晶間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)富集(ji)，從而(er)(er)(er)減(jian)(jian)(jian)輕(qing)碳(tan)(tan)、氮和(he)鉻的(de)(de)(de)(de)(de)(de)微觀偏(pian)析(xi)。對(dui)于(yu)(yu)硅(gui)元(yuan)(yuan)素(su)(su)，壓(ya)(ya)力(li)一(yi)定時，凝固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)其(qi)分配(pei)系數(shu)(shu)從小于(yu)(yu)1逐步向大(da)(da)于(yu)(yu)1過渡，使(shi)得(de)枝晶間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)呈(cheng)現(xian)出(chu)先增(zeng)大(da)(da)后減(jian)(jian)(jian)小的(de)(de)(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢；而(er)(er)(er)當壓(ya)(ya)力(li)增(zeng)加(jia)(jia)到1000MPa時，整個凝固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)分配(pei)系數(shu)(shu)始(shi)終大(da)(da)于(yu)(yu)1,枝晶間(jian)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅(gui)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)濃(nong)度(du)隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量分數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)(jian)小而(er)(er)(er)減(jian)(jian)(jian)小，進(jin)而(er)(er)(er)導致枝晶界處(chu)貧硅(gui)，偏(pian)析(xi)加(jia)(jia)劇(ju)。
6. 元素(su)擴散系數
擴(kuo)散(san)是(shi)指晶(jing)(jing)體中(zhong)原子（或離子）由熱運動產生(sheng)的(de)(de)(de)(de)遷移過(guo)程(cheng)，合(he)(he)金(jin)元素(su)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)自始至終貫穿金(jin)屬或者(zhe)合(he)(he)金(jin)發生(sheng)相變、組(zu)織轉變、結晶(jing)(jing)和再結晶(jing)(jing)等過(guo)程(cheng)。各元素(su)的(de)(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)系(xi)(xi)(xi)數D是(shi)體系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)動態性質(zhi)之一，由菲克第一定律(lv)可知，擴(kuo)散(san)系(xi)(xi)(xi)數是(shi)元素(su)在單位時(shi)間每單位濃(nong)度(du)梯度(du)的(de)(de)(de)(de)條件下沿擴(kuo)散(san)方(fang)向垂直通過(guo)單位面積的(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)或物質(zhi)的(de)(de)(de)(de)量(liang)，可由阿(a)倫尼烏斯方(fang)程(cheng)進行描述，即
式中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，kb為玻爾(er)茲(zi)曼常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為擴(kuo)散(san)(san)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)；T為溫度；A為常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適用于所(suo)有類型的(de)(de)(de)固態擴(kuo)散(san)(san)過(guo)(guo)程，不同(tong)(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)區別僅僅在(zai)(zai)于A和(he)(he)ΔGm的(de)(de)(de)不同(tong)(tong)。從式（2-178)可(ke)以看出，擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著擴(kuo)散(san)(san)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)ΔGm的(de)(de)(de)增(zeng)大(da)(da)而減小(xiao)；反之，激(ji)(ji)活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)ΔGm越小(xiao)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)越大(da)(da)，元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)散(san)(san)越容易(yi)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼凝固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)各元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)在(zai)(zai)不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力下的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)如(ru)圖2-103所(suo)示。鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)i(i=碳、氮(dan)(dan)、錳(meng)、鉬、鉻(ge)(ge)和(he)(he)硅）的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)(jun)比奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)大(da)(da)1~2個數(shu)(shu)(shu)(shu)量級，這主要是由(you)于奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)胞(bao)（面心(xin)立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)致密(mi)度為0.74,大(da)(da)于鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)晶(jing)胞(bao)（體(ti)(ti)(ti)(ti)心(xin)立(li)方(fang)）的(de)(de)(de)致密(mi)度（0.68),而致密(mi)度大(da)(da)的(de)(de)(de)晶(jing)體(ti)(ti)(ti)(ti)結構(gou)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)，原子(zi)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)較(jiao)高，擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)較(jiao)小(xiao)。此外，間(jian)隙(xi)原子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)激(ji)(ji)活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)均(jun)(jun)比置換原子(zi)的(de)(de)(de)小(xiao)［145],因此元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)碳和(he)(he)氮(dan)(dan)無(wu)論在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)還是奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)(jun)比元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)錳(meng)、鉬、鉻(ge)(ge)和(he)(he)硅的(de)(de)(de)大(da)(da)2~3個數(shu)(shu)(shu)(shu)量級，如(ru)圖2-103所(suo)示。同(tong)(tong)時隨(sui)著壓(ya)(ya)力的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，碳和(he)(he)氮(dan)(dan)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)變化(hua)量均(jun)(jun)大(da)(da)于錳(meng)、鉬、鉻(ge)(ge)和(he)(he)硅；增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力減小(xiao)了(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)；增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力減小(xiao)了(le)鐵(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，但(dan)增(zeng)大(da)(da)了(le)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)速了(le)其中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)碳的(de)(de)(de)擴(kuo)散(san)(san)。因此，增(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力對(dui)不同(tong)(tong)元(yuan)(yuan)素(su)(su)(su)(su)在(zai)(zai)不同(tong)(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)(zhong)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)不同(tong)(tong)，但(dan)總體(ti)(ti)(ti)(ti)來講(jiang)，壓(ya)(ya)力對(dui)擴(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)影響(xiang)較(jiao)小(xiao)，在(zai)(zai)100MPa以內可(ke)以忽略(lve)。
7. 晶粒形(xing)核
a. 臨(lin)界形核(he)半徑(jing)
根(gen)據經典形(xing)核(he)(he)(he)理論可知，均質形(xing)核(he)(he)(he)過程(cheng)中臨形(xing)核(he)(he)(he)半徑(jing)r與相變驅動(dong)力ΔGL→S,P之間的關系為(wei)
在19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固(gu)(gu)過程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力可由(you)Thermo-Calc 熱(re)力學軟件(jian)進(jin)行(xing)計算，結果如圖2-104所示。凝固(gu)(gu)過程(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力的(de)(de)變(bian)化規律與(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)基本(ben)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)。體(ti)(ti)系在0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝固(gu)(gu)時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)的(de)(de)減(jian)小呈現(xian)出先增(zeng)大后減(jian)小的(de)(de)趨勢(shi)。凝固(gu)(gu)初(chu)期發生(sheng)L→8轉變(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)進(jin)行(xing)而不(bu)斷增(zeng)大，直(zhi)至(zhi)發生(sheng)L+8→γ轉變(bian)。此時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力達到峰(feng)(feng)值，且(qie)壓(ya)力越(yue)大，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力的(de)(de)峰(feng)(feng)值越(yue)小，而達到峰(feng)(feng)值時的(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)越(yue)大，因(yin)此加壓(ya)有助于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力提前(qian)達到峰(feng)(feng)值；隨著凝固(gu)(gu)的(de)(de)繼(ji)續(xu)進(jin)行(xing)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐(zhu)步向(xiang)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力不(bu)斷減(jian)小，直(zhi)至(zhi)鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而凝固(gu)(gu)壓(ya)力為1000MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)(qu)(qu)(qu)動(dong)(dong)(dong)力在整個凝固(gu)(gu)過程(cheng)中呈持續(xu)增(zeng)大的(de)(de)趨勢(shi)。
相(xiang)(xiang)比之(zhi)下，在0.1MPa、10MPa、100MPa和(he)1000MPa的凝固過(guo)程(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還(huan)是L→8+y轉(zhuan)變，奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)γ作為生成(cheng)相(xiang)(xiang)，其(qi)相(xiang)(xiang)變驅(qu)動力(li)變化呈單調性，均隨著壓力(li)的增加而(er)增大。因此，增加壓力(li)有助于(yu)提升凝固過(guo)程(cheng)相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變趨勢，即均增大了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變過(guo)程(cheng)中生成(cheng)相(xiang)(xiang)的相(xiang)(xiang)變驅(qu)動力(li)，有利于(yu)促(cu)進19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固過(guo)程(cheng)的進行(xing)，這主要是因為鐵素體相(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)γ的比體積均小于(yu)液相(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不同(tong)壓力下晶粒的臨界(jie)形核半徑與相(xiang)變驅動(dong)力的關(guan)系為
b. 形(xing)核率
單位(wei)體積液相在單位(wei)時間(jian)內所形(xing)成的晶核(he)(he)(he)數目(mu)稱為形(xing)核(he)(he)(he)率，經(jing)典形(xing)核(he)(he)(he)理論給出了形(xing)核(he)(he)(he)率N與擴散(san)激活能ΔGm和形(xing)核(he)(he)(he)功ΔG*之間(jian)的關系，即(ji)
從式（2-185)中(zhong)可(ke)以看出，形(xing)(xing)核功ΔG隨(sui)著相變驅動力(li)ΔGL→s,P的(de)增大而減小(xiao)(xiao)(xiao)，因此增加(jia)凝固(gu)壓(ya)(ya)力(li)有利于形(xing)(xing)核功ΔG的(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進(jin)而增大形(xing)(xing)核率(lv)N.此外(wai)，從壓(ya)(ya)力(li)對擴(kuo)散(san)系數的(de)影響(xiang)可(ke)以得(de)出，隨(sui)著壓(ya)(ya)力(li)的(de)增加(jia)，擴(kuo)散(san)激活能(neng)ΔGm的(de)變化較(jiao)小(xiao)(xiao)(xiao)，在較(jiao)低壓(ya)(ya)力(li)下，擴(kuo)散(san)激活能(neng)ΔG的(de)變化可(ke)以忽(hu)略。結合式（2-183)可(ke)知，加(jia)壓(ya)(ya)通過減小(xiao)(xiao)(xiao)形(xing)(xing)核功ΔG,使得(de)形(xing)(xing)核率(lv)N呈指數增長，達(da)到細化晶粒的(de)效果(guo)。
8. 密度(du)和熱膨脹系數
密(mi)(mi)度(du)(du)表(biao)示物(wu)質疏密(mi)(mi)程度(du)(du)，H13密(mi)(mi)度(du)(du)隨(sui)壓(ya)(ya)力和(he)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變化曲(qu)(qu)線(xian)(xian)如(ru)圖2-105所示。其中(zhong)(zhong)，點(dian)(dian)(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)L2分(fen)別(bie)對應H13凝(ning)固過程中(zhong)(zhong)的(de)(de)相(xiang)變開(kai)始(shi)(shi)和(he)結(jie)束點(dian)(dian)(dian)；S1和(he)S2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力下H13的(de)(de)固相(xiang)點(dian)(dian)(dian)；E1和(he)E2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力下相(xiang)變L→γ開(kai)始(shi)(shi)點(dian)(dian)(dian)；B1和(he)B2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力下相(xiang)變L+8→y開(kai)始(shi)(shi)點(dian)(dian)(dian)；L1和(he)L2分(fen)別(bie)代表(biao)不(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力下相(xiang)變L→8開(kai)始(shi)(shi)點(dian)(dian)(dian)，即H13的(de)(de)凝(ning)固開(kai)始(shi)(shi)點(dian)(dian)(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)2MPa)和(he)L2Lo(1000MPa)表(biao)示液相(xiang)密(mi)(mi)度(du)(du)隨(sui)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變化曲(qu)(qu)線(xian)(xian)，相(xiang)應固相(xiang)密(mi)(mi)度(du)(du)隨(sui)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)變化曲(qu)(qu)線(xian)(xian)分(fen)別(bie)如(ru)線(xian)(xian)S1So和(he)S2So所示。線(xian)(xian)L2Lo和(he)L1Lo、S2So和(he)S1So相(xiang)互重(zhong)合，表(biao)明壓(ya)(ya)力從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)(ya)力對固相(xiang)液相(xiang)密(mi)(mi)度(du)(du)以及熱膨脹系(xi)數的(de)(de)影(ying)響幾乎可以忽略不(bu)計，熱膨脹系(xi)數約為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和2MPa)和S2L2(1000MPa)分別代(dai)表不(bu)同壓力下液(ye)、δ和γ混(hun)合(he)相(xiang)密度隨(sui)溫度的變化規律。當溫度一定時(shi)，壓力從0.1MPa 增加至1000MPa,混(hun)合(he)相(xiang)密度變化幅度較大，其主要原因如(ru)下：
a. 加壓提(ti)高了固(gu)（S1→S2)、液相溫度（L→L2),使(shi)得凝(ning)固(gu)區(qu)間向高溫區(qu)移動(dong)（S,L1S2L2),進而導(dao)致在溫度一定時，混合相中(zhong)固(gu)相的體(ti)積分數增大，液相體(ti)積分數相應減(jian)小。
b. 混合相中(zhong)，固相密度(du)（8和γ)大于液相密度(du)，且隨(sui)壓力的變(bian)化幅(fu)度(du)較小。
此外，凝(ning)固過程中（S1L1和S2L2),密(mi)度的波動主(zhu)要由相變（L→y;L+δ→Y和L→8)導致(zhi)各相體積分(fen)數變化所導致(zhi)。
9. 焓、凝固潛熱(re)以及比熱(re)
焓為(wei)(wei)熱(re)力學中表示物質系統能(neng)量狀態的(de)一個(ge)狀態參數，每千克(ke)物質的(de)焓為(wei)(wei)比(bi)焓，即
式中，h為(wei)比(bi)(bi)焓(han)(han)；m為(wei)質量；U為(wei)內能(neng)；P為(wei)壓(ya)力(li)；V為(wei)體積(ji)。由式（2-186)可知，當內能(neng)和(he)質量一定(ding)時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓(han)(han)h與(yu)PV成正比(bi)(bi)。當壓(ya)力(li)小于(yu)1000MPa時(shi)(shi)，加壓(ya)對液相和(he)固(gu)相密(mi)度的影(ying)響幾乎(hu)可以忽略不計，因而對體積(ji)的影(ying)響微乎(hu)其微。那么，比(bi)(bi)焓(han)(han)主要受壓(ya)力(li)的影(ying)響，當壓(ya)力(li)從0.1MPa增加至1000MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓(han)(han)明顯(xian)增大，但當壓(ya)力(li)低于(yu)2MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓(han)(han)幾乎(hu)保持不變(bian)(bian)，如圖2-106所示。在(zai)凝固(gu)過程(cheng)中（L1S1和(he)L2S2),當溫(wen)度一定(ding)時(shi)(shi)，H13整個熱力(li)學(xue)體系(xi)的比(bi)(bi)焓(han)(han)隨壓(ya)力(li)的變(bian)(bian)化趨勢非常復(fu)雜，主要原因如下：
a. 凝(ning)固過程中存在凝(ning)固潛熱的釋(shi)放，且潛熱釋(shi)放與固相體積分(fen)數(shu)直接相關。
b. 當溫度一(yi)定(ding)時，固(gu)相(xiang)體積分數隨不同(tong)壓力的變化而(er)變化。
根據比(bi)焓(han)隨(sui)(sui)溫(wen)度(du)的變化曲線，可(ke)得H13的凝固潛熱為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)焓(han)溫(wen)度(du)變化曲線的斜率(lv)可(ke)得，液、固相比(bi)熱分比(bi)為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當(dang)壓力(li)低(di)于1000MPa時(shi)，凝固潛熱，液、固相比(bi)熱隨(sui)(sui)壓力(li)的變化均可(ke)忽略不計，如圖2-106所示。
