在(zai)(zai)加壓(ya)(ya)(ya)冶(ye)煉過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)控制對(dui)保障高(gao)氮鋼具備致密(mi)的(de)宏觀(guan)組(zu)織和(he)(he)(he)優(you)異性能尤(you)為重要(yao)。目前，經證實，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)主要(yao)通過(guo)(guo)兩(liang)種(zhong)方式(shi)對(dui)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)和(he)(he)(he)組(zu)織產(chan)生影響：一種(zhong)方式(shi)是宏觀(guan)尺(chi)度上(shang)(shang)機械作(zuo)用導致的(de)物理變(bian)化，如(ru)改(gai)(gai)變(bian)鑄(zhu)錠和(he)(he)(he)鑄(zhu)型(xing)間的(de)熱(re)(re)交換、冷卻速率以及充型(xing)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)的(de)控制等，另(ling)一種(zhong)方式(shi)是微觀(guan)尺(chi)度上(shang)(shang)的(de)熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數變(bian)化，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)作(zuo)為基本熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數之一，對(dui)有氣相(xiang)參(can)(can)與(yu)的(de)冶(ye)金反應和(he)(he)(he)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)具有十分(fen)重要(yao)的(de)影響；增加壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)在(zai)(zai)提高(gao)冶(ye)金反應速率的(de)同時，能夠顯著增加鋼液中氮、鈣和(he)(he)(he)鎂的(de)溶解度，提高(gao)其收得率，進而(er)充分(fen)發(fa)揮其凈化鋼液或合金化作(zuo)用；在(zai)(zai)低(di)壓(ya)(ya)(ya)凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對(dui)相(xiang)圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數的(de)影響可(ke)以忽略不計，但在(zai)(zai)高(gao)壓(ya)(ya)(ya)下，相(xiang)圖、凝(ning)固(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數隨之發(fa)生改(gai)(gai)變(bian)，進而(er)改(gai)(gai)變(bian)常規條件下的(de)凝(ning)固(gu)模式(shi)，從(cong)而(er)有利于一些新相(xiang)或新材料結構(gou)的(de)生成。
壓力(li)(li)對材料(liao)組織(zhi)和(he)性能的(de)(de)影響已經引起了廣泛關(guan)注，自諾貝爾獎獲得者Bridgman 開展相(xiang)關(guan)研(yan)(yan)究以來,材料(liao)熱(re)力(li)(li)學(xue)和(he)動力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)隨(sui)壓力(li)(li)的(de)(de)變(bian)化規(gui)律(lv)就已經得到(dao)了大量(liang)研(yan)(yan)究,這(zhe)些研(yan)(yan)究主(zhu)要(yao)采用相(xiang)圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)(de)方式完成，且主(zhu)要(yao)集中在(zai)有色金(jin)屬合金(jin)材料(liao)方面(mian)，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和(he)Cd-Zn等(deng);所(suo)研(yan)(yan)究的(de)(de)熱(re)力(li)(li)學(xue)和(he)動力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)主(zhu)要(yao)包(bao)括相(xiang)圖、摩爾體積、共(gong)晶(jing)溫度(du)、初始轉(zhuan)變(bian)相(xiang)類(lei)型、共(gong)晶(jing)點成分、晶(jing)粒形(xing)核(he)以及(ji)擴散系(xi)數(shu)(shu)等(deng)方面(mian)。研(yan)(yan)究表明(ming)，高壓下（數(shu)(shu)量(liang)級約為10GPa)的(de)(de)熱(re)力(li)(li)學(xue)和(he)動力(li)(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)與常壓下存在(zai)明(ming)顯差異(yi),而這(zhe)些差異(yi)有助于闡明(ming)壓力(li)(li)對組織(zhi)的(de)(de)影響機理。
同(tong)樣(yang)，在壓力(li)(li)(li)(li)影(ying)響鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)(shu)方(fang)(fang)面(mian)，有研究(jiu)人(ren)員初步探討了鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材(cai)料(liao)在高壓下的相轉(zhuan)變(bian)、固(gu)／液(ye)(ye)相線溫度和(he)(he)擴散系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)。所選體系(xi)(xi)(xi)有Fe-C和(he)(he)Fe-Mn-C(高錳鋼(gang)(gang)）等(deng)。高壓下的Fe-C相圖見圖2-91,隨(sui)著壓力(li)(li)(li)(li)增大(da)，鐵(tie)(tie)素體相α和(he)(he)δ區(qu)(qu)域不(bu)斷減小(xiao)，奧氏體相γ區(qu)(qu)域不(bu)斷增大(da)，當壓力(li)(li)(li)(li)增加至2000MPa時，鐵(tie)(tie)素體相α和(he)(he)8區(qu)(qu)域幾(ji)乎消失。但與有色金屬方(fang)(fang)面(mian)相比，壓力(li)(li)(li)(li)對鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材(cai)料(liao)的凝(ning)(ning)固(gu)相組成(cheng)、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)(shu)方(fang)(fang)面(mian)的研究(jiu)依然十分貧(pin)瘠(ji)。本節(jie)將(jiang)以含(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)(he)H13分別(bie)討論，壓力(li)(li)(li)(li)對凝(ning)(ning)固(gu)過程中(zhong)相變(bian)、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學（相質量分數(shu)(shu)(shu)、凝(ning)(ning)固(gu)模式、固(gu)／液(ye)(ye)相線、體系(xi)(xi)(xi)氮(dan)溶(rong)解度、相變(bian)驅動力(li)(li)(li)(li)和(he)(he)分配系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)等(deng)）和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學參(can)數(shu)(shu)(shu)（擴散系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)）的影(ying)響規(gui)律，從而系(xi)(xi)(xi)統論述壓力(li)(li)(li)(li)對鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)材(cai)料(liao)凝(ning)(ning)固(gu)熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)(he)動力(li)(li)(li)(li)學的影(ying)響規(gui)律。
1. 凝固相變(bian)
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)是用來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡(heng)系統的(de)(de)組成與(yu)熱(re)力(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)（如(ru)溫度(du)和(he)壓力(li)）之(zhi)間(jian)關(guan)系的(de)(de)一(yi)種(zhong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)形，它可以提供(gong)壓力(li)和(he)其他(ta)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)熱(re)力(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)之(zhi)間(jian)的(de)(de)關(guan)系，這些熱(re)力(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)包含了相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)溫度(du)和(he)元(yuan)素(su)的(de)(de)平衡(heng)分(fen)(fen)(fen)配系數(shu)(shu)等。因此(ci)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)是探討(tao)壓力(li)對熱(re)力(li)學(xue)參(can)數(shu)(shu)影響規律(lv)的(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮鋼在(zai)(zai)0.1MPa 下隨(sui)氮質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)(bian)化的(de)(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)凝固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)的(de)(de)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)域如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-91(a)所示。圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)七個(ge)(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)別為(wei)三個(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三個(ge)(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)8+γ;一(yi)個(ge)(ge)(ge)三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存(cun)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ.三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共(gong)存(cun)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)L+8+γ是一(yi)個(ge)(ge)(ge)曲邊三角(jiao)形，三個(ge)(ge)(ge)頂點(dian)（A、B和(he)C)分(fen)(fen)(fen)別與(yu)三個(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且(qie)居中(zhong)的(de)(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于(yu)三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)的(de)(de)下方。根(gen)據曲邊三角(jiao)形的(de)(de)判(pan)定原(yuan)則［137,三相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)內發(fa)生(sheng)了包晶(jing)反應：L+δ→Y;三個(ge)(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)別發(fa)生(sheng)了L→8、L→y和(he)δ→y.在(zai)(zai)10MPa和(he)100MPa下，隨(sui)氮質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)(bian)化的(de)(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)分(fen)(fen)(fen)別如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)（c)所示，對比(bi)可以看出，10MPa和(he)100MPa下相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)數(shu)(shu)量(liang)(liang)和(he)類型與(yu)0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，而1000MPa下，隨(sui)氮質量(liang)(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變(bian)(bian)化的(de)(de)垂直(zhi)截面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)中(zhong)存(cun)在(zai)(zai)兩個(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)(qu)(qu)(qu)消失，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(d)所示。
相(xiang)圖中三相(xiang)共存區(qu) L+8+y 隨壓(ya)力的(de)變(bian)化規(gui)律如圖2-93所示(shi)，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)(he)1000MPa下(xia)，A點(dian)的(de)坐標分別(bie)為（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)(he)（0%,1537.02K),B點(dian)的(de)坐標分別(bie)為（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)(he)（0.933%,1611.62K),C點(dian)的(de)坐標分別(bie)為（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)(he)（0.901%,1666.65K).隨著(zhu)壓(ya)力的(de)增加，A和(he)(he)C點(dian)向(xiang)低氮區(qu)移動(dong)(dong)，B點(dian)向(xiang)高(gao)氮區(qu)移動(dong)(dong)，整個區(qu)域向(xiang)高(gao)溫區(qu)移動(dong)(dong)，且三相(xiang)共存區(qu)L+8+y呈增大趨(qu)勢(shi)，曲邊三角形(xing)的(de)形(xing)狀(zhuang)逐(zhu)(zhu)漸由“?”向(xiang)“Δ”轉變(bian)［137],相(xiang)轉變(bian)方(fang)式逐(zhu)(zhu)步由包晶(jing)反應(ying)（L+δ→y)向(xiang)共晶(jing)反應(ying)（L→8+y)過渡，即當(dang)壓(ya)力分別(bie)為0.1MPa、10MPa和(he)(he)100MPa時(shi)，凝(ning)固過程為包晶(jing)反應(ying)，而1000MPa時(shi)為共晶(jing)反應(ying)。
為(wei)了進一步說明壓力對凝固(gu)(gu)過(guo)程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)影響(xiang)規(gui)律，19Cr14Mn0.9N 含氮(dan)鋼(gang)凝固(gu)(gu)過(guo)程中鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)隨液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)變化(hua)規(gui)律如圖(tu)2-94所示(shi)。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)凝固(gu)(gu)時，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)呈現出(chu)先增(zeng)大(da)后減(jian)小的(de)(de)趨(qu)勢，拐(guai)點(dian)分(fen)(fen)(fen)別為(wei)P1、P2和(he)P3,如圖(tu)2-94(a)所示(shi)；而(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均呈現出(chu)連(lian)續增(zeng)大(da)的(de)(de)趨(qu)勢。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下(xia)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)變化(hua)拐(guai)點(dian)P1、P2和(he)P3的(de)(de)溫度分(fen)(fen)(fen)別與奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出(chu)現位置Q1、Q2和(he)Q3的(de)(de)溫度相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)，如圖(tu)2-94(b)所示(shi)。當高(gao)于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫度時，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)隨著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小而(er)增(zeng)加，此時無奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出(chu)現，即(ji)發生(sheng)(sheng)液(ye)(ye)固(gu)(gu)轉(zhuan)變（L→8);當低(di)于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)P3(Q3)的(de)(de)溫度時，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)隨著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小而(er)減(jian)小，而(er)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)加，即(ji)鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨著奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)形成逐(zhu)漸消失，發生(sheng)(sheng)包(bao)晶反應（L+8→y);而(er)1000MPa下(xia)，鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)均隨著液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)小而(er)逐(zhu)步增(zeng)大(da)，直(zhi)至凝固(gu)(gu)結束，表明鐵(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎(hu)同(tong)時從(cong)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出(chu)，即(ji)凝固(gu)(gu)過(guo)程發生(sheng)(sheng)共(gong)(gong)晶反應（L→8+y).這也(ye)證明了隨著壓力的(de)(de)增(zeng)加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變方式逐(zhu)漸由(you)包(bao)晶反應（L+8→y)向共(gong)(gong)晶反應（L→8+y)過(guo)渡(du)。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝固(gu)過程中鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)隨(sui)壓力的(de)變化(hua)規律如圖(tu)(tu)2-95所示(shi)。當壓力從0.1MPa增(zeng)(zeng)加到100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界變化(hua)較(jiao)小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界整體(ti)(ti)向高(gao)溫端(duan)移動，鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成(cheng)區(qu)(qu)域逐漸減小；當壓力進一步增(zeng)(zeng)加到1000MPa時(shi)，鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)區(qu)(qu)幾乎從隨(sui)氮(dan)質量(liang)分數(shu)變化(hua)的(de)垂直截面相(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)中消失，如圖(tu)(tu)2-95(a)所示(shi)，即增(zeng)(zeng)加壓力有助(zhu)于鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)δ的(de)消失［138].而對于奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨(sui)著壓力的(de)增(zeng)(zeng)加，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界向高(gao)溫段移動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)(bian)界整體(ti)(ti)向高(gao)氮(dan)區(qu)(qu)移動，整個區(qu)(qu)域呈增(zeng)(zeng)大趨(qu)勢，如圖(tu)(tu)2-95(b)所示(shi)。
2. 凝固模式
不銹(xiu)鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式根(gen)據凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初(chu)始相(xiang)的(de)(de)種類和相(xiang)轉變(bian)(bian)類型通常分(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)固(gu)(gu)(gu)模式主(zhu)要受合金成分(fen)和凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條件(jian)的(de)(de)影響，在(zai)(zai)合金成分(fen)一定的(de)(de)情況下，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式主(zhu)要由(you)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條件(jian)決定。19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)在(zai)(zai)不同(tong)壓(ya)力(li)下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)變(bian)(bian)順(shun)序，如圖2-96所示，鐵(tie)素體相(xiang)δ為初(chu)始相(xiang)，即(ji)19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)在(zai)(zai)各壓(ya)力(li)下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式均為FA型。以0.1MPa的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)程為例，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)程分(fen)為三個階段(duan)，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初(chu)期，發生(sheng)L→8相(xiang)變(bian)(bian)反(fan)應(ying)；當固(gu)(gu)(gu)相(xiang)質(zhi)量(liang)分(fen)數(shu)升至0.05左右(you)時，發生(sheng)包晶反(fan)應(ying)（L+δ→y),奧氏體相(xiang)γ開始形成，鐵(tie)素體相(xiang)δ逐漸(jian)減少，此時體系中固(gu)(gu)(gu)相(xiang)由(you)8和γ共同(tong)組成；在(zai)(zai)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)末期，鐵(tie)素體相(xiang)8完全消失，液相(xiang)直接轉變(bian)(bian)為奧氏體相(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束，凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結束后，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)為單一的(de)(de)奧氏體相(xiang)γ.因此，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含氮鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)變(bian)(bian)順(shun)序為：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于(yu)在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝(ning)(ning)(ning)固相變(bian)順(shun)序可(ke)知，當壓力從0.1MPa增加到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼的凝(ning)(ning)(ning)固模式依舊為(wei)(wei)FA型。然(ran)而(er)，當壓力達到(dao)1000MPa時，凝(ning)(ning)(ning)固過程中包晶反應（L+8→y)轉變(bian)為(wei)(wei)共(gong)晶反應（L→8+y),其(qi)相轉變(bian)順(shun)序發生(sheng)明顯變(bian)化，如(ru)圖2-96所示。1000MPa下凝(ning)(ning)(ning)固相變(bian)順(shun)序可(ke)歸(gui)結(jie)為(wei)(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當壓力(li)逐漸由(you)0.1MPa增加至1000MPa時，L→8相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)溫度(du)區(qu)(qu)間由(you)3.86K降(jiang)至0.079K,奧(ao)氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ形(xing)成(cheng)時的(de)固相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數(shu)由(you)0.05降(jiang)至0.00075（圖(tu)2-96),同時相(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中C點（圖(tu)2-93)氮質量(liang)分數(shu)由(you)0.934%降(jiang)低至0.901%,固相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數(shu)十分逼(bi)近本體氮質量(liang)分數(shu)0.9%,即L→8相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變區(qu)(qu)間基本消失。因此，隨著壓力(li)的(de)增加，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)凝固模式(shi)呈現(xian)由(you)FA型(xing)向A型(xing)轉(zhuan)變的(de)趨勢，這主要(yao)是由(you)于增加壓力(li)有助于比體積(ji)小的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)形(xing)成(cheng)（γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)比體積(ji)小于8相(xiang)(xiang)(xiang)）,即加壓抑制了(le)8相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)形(xing)成(cheng)，使(shi)凝固模式(shi)發生改變。
3. 固／液(ye)相線
凝固存(cun)在(zai)凝固潛熱(re)的(de)釋放和體積的(de)收(shou)縮(suo)，屬于(yu)一級相(xiang)變(bian)，因而可以采用克拉佩龍(long)方程來描(miao)述(shu)壓力與相(xiang)變(bian)溫(wen)度(du)之間的(de)關(guan)系，即
4. 氮溶解(jie)度
溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)是影(ying)響合(he)金體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)重要(yao)因素(su)之一。從(cong)圖(tu)2-98中(zhong)可以看出(chu)，隨(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低，19Cr14MnxN 凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)逐漸升高，直(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至液(ye)相(xiang)線（凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)期）時達到一個峰值(zhi)（A點(dian)(dian)）。隨(sui)(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)進(jin)(jin)行，發生(sheng)L→8液(ye)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)小的(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8形成，導致了體(ti)(ti)(ti)系(xi)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)迅速(su)降(jiang)(jiang)低，直(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ析出(chu)點(dian)(dian)（即L+δ→y轉(zhuan)變(bian)(bian)點(dian)(dian)），此(ci)(ci)時體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)最(zui)小（B點(dian)(dian)），即出(chu)現“鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖(tu)2-99所示。隨(sui)(sui)著凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)繼續(xu)(xu)進(jin)(jin)行，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)中(zhong)鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8的(de)(de)(de)質量(liang)分數減小，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)較(jiao)大(da)(da)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ相(xiang)應(ying)地(di)增(zeng)(zeng)加，體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)又(you)逐步增(zeng)(zeng)大(da)(da)，直(zhi)到溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)降(jiang)(jiang)至固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)線（凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束(shu)，即C點(dian)(dian)）。凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束(shu)后，隨(sui)(sui)著溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)繼續(xu)(xu)降(jiang)(jiang)低，體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)將繼續(xu)(xu)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，這(zhe)主要(yao)是由體(ti)(ti)(ti)系(xi)發生(sheng)固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)(bian)δ→y(C和(he)D點(dian)(dian)之間）和(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)隨(sui)(sui)著溫(wen)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)低而(er)增(zeng)(zeng)加（D和(he)E點(dian)(dian)之間）兩方面原因所導致的(de)(de)(de)。此(ci)(ci)外，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)在(zai)C和(he)D點(dian)(dian)之間的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長速(su)率明顯(xian)大(da)(da)于D和(he)E點(dian)(dian)之間，這(zhe)主要(yao)歸因于C和(he)D點(dian)(dian)之間貧氮(dan)(dan)相(xiang)（鐵素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8)的(de)(de)(de)消失加速(su)了體(ti)(ti)(ti)系(xi)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長。在(zai)整個凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)（A和(he)C點(dian)(dian)之間），氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)(du)(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)(bian)化范圍為0.255%~0.648%.由此(ci)(ci)可見，在(zai)0.1MPa下(xia)，19Cr14Mn鋼中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)質量(liang)分數達到0.9%而(er)不(bu)產生(sheng)嚴重的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)氣(qi)孔缺陷，是很難(nan)實現的(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)19Cr14MnxN氮(dan)溶解(jie)度隨壓(ya)力的(de)(de)(de)變化規律如圖2-99所示，0.1MPa下(xia)，氮(dan)溶解(jie)度隨壓(ya)力的(de)(de)(de)變化規律存在(zai)(zai)明顯的(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)阱(jing)，“鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)阱(jing)”本(ben)質上是(shi)在(zai)(zai)固相中(zhong)奧氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)元素(su)質量(liang)分數(shu)較低(di)(di)的(de)(de)(de)情(qing)況下(xia)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)相δ在(zai)(zai)凝固初期析(xi)出，導致(zhi)體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)溶解(jie)度快(kuai)速(su)降(jiang)(jiang)低(di)(di)的(de)(de)(de)現(xian)象；凝固過程(cheng)中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)阱(jing)的(de)(de)(de)出現(xian)會加(jia)(jia)劇局(ju)部(bu)氮(dan)析(xi)出的(de)(de)(de)趨勢，造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)局(ju)部(bu)氮(dan)分布均(jun)勻性(xing)差等缺陷，更甚者會導致(zhi)大(da)量(liang)氣孔缺陷的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)，進而影響后續加(jia)(jia)工(gong)工(gong)藝，大(da)幅度降(jiang)(jiang)低(di)(di)了材料的(de)(de)(de)成(cheng)(cheng)(cheng)材率。然(ran)而，隨著壓(ya)力的(de)(de)(de)增加(jia)(jia)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)阱(jing)減小(xiao)，當壓(ya)力增加(jia)(jia)到1MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)阱(jing)完全消失，且在(zai)(zai)體(ti)(ti)系(xi)(xi)整個(ge)凝固過程(cheng)中(zhong)，氮(dan)溶解(jie)度始終(zhong)處于增大(da)的(de)(de)(de)趨勢。因此，對19Cr14MnxN而言，增加(jia)(jia)壓(ya)力能夠有(you)效地增加(jia)(jia)體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)溶解(jie)度，避免鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)阱(jing)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)，從而減小(xiao)了凝固過程(cheng)中(zhong)氣孔缺陷的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)(cheng)(cheng)趨勢。
5. 元素分(fen)配系數
凝固(gu)過(guo)程(cheng)中，合金元素(su)在(zai)固(gu)／液界面(mian)處發生質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)再(zai)分(fen)(fen)配，導致了合金元素(su)在(zai)鑄錠內分(fen)(fen)布的(de)(de)不均勻性(xing)，最(zui)終(zhong)形(xing)成(cheng)偏(pian)析。溶質(zhi)(zhi)再(zai)分(fen)(fen)配的(de)(de)程(cheng)度通(tong)常采用溶質(zhi)(zhi)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)ko進行表征，即平衡(heng)凝固(gu)過(guo)程(cheng)中固(gu)相(xiang)(xiang)中溶質(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)Cs與液相(xiang)(xiang)中溶質(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)CL之間比值：
對于(yu)(yu)二元(yuan)合(he)金體(ti)系(xi)，溶(rong)質(zhi)分配系(xi)數(shu)(shu)o通常可以(yi)由(you)相圖中固／液(ye)相線斜率獲得；而對于(yu)(yu)多元(yuan)合(he)金體(ti)系(xi)，難以(yi)利用(yong)相圖進行計算(suan)，但可基于(yu)(yu)準確(que)可靠的熱(re)力學數(shu)(shu)據，利用(yong)溶(rong)質(zhi)在固／液(ye)相中化學位相等(deng)的原理進行計算(suan)。由(you)于(yu)(yu)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固時(shi)，固相轉(zhuan)變(bian)過程(cheng)中存在鐵素(su)體(ti)相8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相γ共存的階段，因(yin)而結合(he)凝(ning)固過程(cheng)中相質(zhi)量分數(shu)(shu)以(yi)及(ji)各(ge)相中元(yuan)素(su)質(zhi)量分數(shu)(shu)，采用(yong)式（2-177)可計算(suan)各(ge)元(yuan)素(su)的溶(rong)質(zhi)分配系(xi)數(shu)(shu)，即
式中(zhong)，k為元素i的分(fen)(fen)配系數；ws和(he)(he)wy分(fen)(fen)別為鐵(tie)素體(ti)相8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相γ的質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數；Cs,i和(he)(he)Cy,;分(fen)(fen)別為元素i在鐵(tie)素體(ti)相8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相γ中(zhong)的質(zhi)量(liang)分(fen)(fen)數。
在(zai)(zai)0.1MPa下的(de)(de)凝(ning)固過程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼各(ge)元素(su)溶質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變化(hua)規律如圖(tu)2-100所示。固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成(cheng)由(you)單一鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過渡到鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存時，各(ge)元素(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變化(hua)趨勢出現了(le)明顯的(de)(de)拐點，這主要是由(you)于各(ge)元在(zai)(zai)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)差異較大。結合(he)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固時的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序(xu)可(ke)知(zhi)，在(zai)(zai)凝(ning)固初期(qi)，固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各(ge)元素(su)溶質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別為(wei)：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)(zai)凝(ning)固末期(qi)，固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各(ge)元素(su)溶質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)別為(wei)：kc(0.347)<kM.(0.634)<N(0.769)<kcr(0.839)<Mn(0.883)<ksi(1.048).由(you)此可(ke)知(zhi)，碳、氮、錳和(he)硅(gui)在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)大于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而，在(zai)(zai)發生L+8→γ轉變時，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減少(shao)，奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增加(jia)，致(zhi)使碳、氮、錳和(he)硅(gui)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減小逐(zhu)漸增大。而對(dui)于鉬(mu)和(he)鉻，它們在(zai)(zai)奧(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)小于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致(zhi)鉬(mu)和(he)鉻的(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減小而逐(zhu)漸減小，如圖(tu)2-100所示。
在(zai)10MPa 和(he)100MPa下，各元(yuan)素(su)分(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)變化規律(lv)與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)同，如(ru)(ru)圖2-101所(suo)示。而(er)(er)(er)(er)(er)在(zai)1000MPa下，除凝(ning)固(gu)(gu)初期（液(ye)(ye)(ye)相(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)十分(fen)接近(jin)于(yu)(yu)(yu)1時）固(gu)(gu)相(xiang)由(you)單一(yi)鐵素(su)體(ti)相(xiang)8組成外，在(zai)后(hou)續凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)，由(you)于(yu)(yu)(yu)發(fa)生(sheng)了共晶(jing)(jing)轉變L→y+8,固(gu)(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鐵素(su)體(ti)相(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)γ的(de)(de)量(liang)均隨(sui)著液(ye)(ye)(ye)相(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而(er)(er)(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，因(yin)而(er)(er)(er)(er)(er)各元(yuan)素(su)分(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)為平滑曲線(xian)，無明顯拐點出現，如(ru)(ru)圖2-101所(suo)示。此外，隨(sui)著壓(ya)力(li)(li)的(de)(de)增(zeng)(zeng)加(jia)，鉬和(he)錳的(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，且錳的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)幅度大(da)(da)于(yu)(yu)(yu)鉬，因(yin)而(er)(er)(er)(er)(er)壓(ya)力(li)(li)有利于(yu)(yu)(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)鉬和(he)錳的(de)(de)富集(ji)，進而(er)(er)(er)(er)(er)加(jia)劇(ju)了鉬和(he)錳的(de)(de)微觀偏析(xi)，如(ru)(ru)圖2-102所(suo)示。對于(yu)(yu)(yu)元(yuan)素(su)碳、氮(dan)和(he)鉻(ge)，元(yuan)素(su)分(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著壓(ya)增(zeng)(zeng)加(jia)而(er)(er)(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)大(da)(da)，且始終(zhong)小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)1,因(yin)而(er)(er)(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)(li)有助于(yu)(yu)(yu)緩(huan)解其在(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)富集(ji)，從而(er)(er)(er)(er)(er)減(jian)(jian)輕碳、氮(dan)和(he)鉻(ge)的(de)(de)微觀偏析(xi)。對于(yu)(yu)(yu)硅(gui)(gui)元(yuan)素(su)，壓(ya)力(li)(li)一(yi)定(ding)時，凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)其分(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)從小(xiao)(xiao)于(yu)(yu)(yu)1逐步向大(da)(da)于(yu)(yu)(yu)1過渡，使得枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)濃(nong)度呈現出先增(zeng)(zeng)大(da)(da)后(hou)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)趨勢；而(er)(er)(er)(er)(er)當壓(ya)力(li)(li)增(zeng)(zeng)加(jia)到1000MPa時，整個(ge)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)(pei)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)始終(zhong)大(da)(da)于(yu)(yu)(yu)1,枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)間(jian)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)硅(gui)(gui)的(de)(de)濃(nong)度隨(sui)著液(ye)(ye)(ye)相(xiang)質量(liang)分(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)而(er)(er)(er)(er)(er)減(jian)(jian)小(xiao)(xiao)，進而(er)(er)(er)(er)(er)導致枝(zhi)(zhi)晶(jing)(jing)界處(chu)貧硅(gui)(gui)，偏析(xi)加(jia)劇(ju)。
6. 元(yuan)素擴散(san)系數
擴(kuo)散是(shi)指晶體(ti)中原子(zi)（或(huo)離子(zi)）由熱運動產生的(de)遷移過(guo)程，合金元(yuan)素的(de)擴(kuo)自始(shi)至(zhi)終貫穿金屬或(huo)者合金發生相(xiang)變、組織轉(zhuan)變、結晶和(he)再結晶等過(guo)程。各元(yuan)素的(de)擴(kuo)散系數(shu)(shu)D是(shi)體(ti)系的(de)動態(tai)性(xing)質之一(yi)，由菲克第一(yi)定律可知，擴(kuo)散系數(shu)(shu)是(shi)元(yuan)素在單位時間每單位濃度梯度的(de)條件下沿擴(kuo)散方(fang)(fang)向垂直通過(guo)單位面(mian)積的(de)質量或(huo)物質的(de)量，可由阿倫尼烏斯方(fang)(fang)程進行描述(shu)，即
式中(zhong)(zhong)，kb為(wei)玻爾茲曼常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)；T為(wei)溫度(du)；A為(wei)常(chang)數(shu)(shu)(shu)(shu)。式（2-178)適用(yong)于(yu)所(suo)有類(lei)型(xing)的(de)(de)(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)過(guo)(guo)程，不(bu)(bu)(bu)同(tong)元素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)區別(bie)僅(jin)僅(jin)在(zai)于(yu)A和(he)(he)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同(tong)。從式（2-178)可以看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)著(zhu)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)增大(da)(da)(da)而減小(xiao)(xiao)；反之，激活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)ΔGm越(yue)小(xiao)(xiao)，元素(su)(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)越(yue)大(da)(da)(da)，元素(su)(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)越(yue)容易。19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固過(guo)(guo)程中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)各元素(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)(bu)同(tong)壓(ya)(ya)力(li)下的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)如圖(tu)(tu)2-103所(suo)示。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)元素(su)(su)(su)(su)i(i=碳(tan)、氮、錳(meng)、鉬(mu)、鉻和(he)(he)硅）的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)(jun)比奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)大(da)(da)(da)1~2個數(shu)(shu)(shu)(shu)量級，這主要(yao)是由于(yu)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)晶胞(bao)（面心立方）的(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密(mi)度(du)為(wei)0.74,大(da)(da)(da)于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)晶胞(bao)（體(ti)(ti)心立方）的(de)(de)(de)(de)(de)致(zhi)密(mi)度(du)（0.68),而致(zhi)密(mi)度(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)晶體(ti)(ti)結構中(zhong)(zhong)，原(yuan)子擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)激活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)較高(gao)，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)(xiao)。此外，間(jian)隙原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)激活(huo)(huo)能(neng)(neng)(neng)均(jun)(jun)比置換(huan)原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)［145],因(yin)此元素(su)(su)(su)(su)碳(tan)和(he)(he)氮無論在(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)還是奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)均(jun)(jun)比元素(su)(su)(su)(su)錳(meng)、鉬(mu)、鉻和(he)(he)硅的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)2~3個數(shu)(shu)(shu)(shu)量級，如圖(tu)(tu)2-103所(suo)示。同(tong)時(shi)隨(sui)著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)增加，碳(tan)和(he)(he)氮擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化量均(jun)(jun)大(da)(da)(da)于(yu)錳(meng)、鉬(mu)、鉻和(he)(he)硅；增加壓(ya)(ya)力(li)減小(xiao)(xiao)了鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)和(he)(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)氮的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了氮的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)；增加壓(ya)(ya)力(li)減小(xiao)(xiao)了鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，但(dan)(dan)增大(da)(da)(da)了奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)，加速了其中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)。因(yin)此，增加壓(ya)(ya)力(li)對不(bu)(bu)(bu)同(tong)元素(su)(su)(su)(su)在(zai)不(bu)(bu)(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)不(bu)(bu)(bu)同(tong)，但(dan)(dan)總體(ti)(ti)來講，壓(ya)(ya)力(li)對擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)系(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)(xiang)較小(xiao)(xiao)，在(zai)100MPa以內可以忽略。
7. 晶粒形核(he)
a. 臨(lin)界形核半徑
根據(ju)經典(dian)形核理論可知，均質形核過程中臨形核半徑r與相變驅動力(li)ΔGL→S,P之間的關系為(wei)
在(zai)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝(ning)(ning)(ning)固過程(cheng)(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)可由Thermo-Calc 熱(re)力(li)學軟件進行計算，結果如圖2-104所示。凝(ning)(ning)(ning)固過程(cheng)(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)的(de)(de)(de)變(bian)化規(gui)律與鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)和(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)基(ji)本相(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)。體(ti)系(xi)在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)(ning)(ning)固時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)的(de)(de)(de)減小(xiao)呈現出先增大(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)趨(qu)勢。凝(ning)(ning)(ning)固初期發生L→8轉變(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)生成相(xiang)(xiang)(xiang)，其(qi)(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)隨著凝(ning)(ning)(ning)固的(de)(de)(de)進行而不斷增大(da)，直至發生L+8→γ轉變(bian)。此(ci)時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)達(da)到(dao)峰(feng)值，且壓(ya)(ya)力(li)越大(da)，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)的(de)(de)(de)峰(feng)值越小(xiao)，而達(da)到(dao)峰(feng)值時的(de)(de)(de)液相(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)分數(shu)越大(da)，因此(ci)加壓(ya)(ya)有助于鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)提前(qian)達(da)到(dao)峰(feng)值；隨著凝(ning)(ning)(ning)固的(de)(de)(de)繼(ji)續(xu)進行，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)，其(qi)(qi)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)不斷減小(xiao)，直至鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而凝(ning)(ning)(ning)固壓(ya)(ya)力(li)為(wei)1000MPa時，鐵(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅動(dong)(dong)力(li)在(zai)整個凝(ning)(ning)(ning)固過程(cheng)(cheng)中呈持續(xu)增大(da)的(de)(de)(de)趨(qu)勢。
相(xiang)(xiang)比之(zhi)下(xia)，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的(de)凝固過程(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還是L→8+y轉變(bian)(bian)(bian)，奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ作為(wei)生成相(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力變(bian)(bian)(bian)化呈單調性，均隨(sui)著壓力的(de)增(zeng)加而增(zeng)大。因此(ci)，增(zeng)加壓力有助于(yu)提(ti)升凝固過程(cheng)相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)趨勢，即均增(zeng)大了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)(xiang)轉變(bian)(bian)(bian)過程(cheng)中生成相(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅動(dong)力，有利于(yu)促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過程(cheng)的(de)進行，這主要是因為(wei)鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)δ和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)比體(ti)積均小于(yu)液相(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不同壓力下晶粒(li)的臨界形核半徑與相(xiang)變驅動力的關系為(wei)
b. 形(xing)核(he)率
單(dan)位體(ti)積液相在單(dan)位時間(jian)內所形(xing)(xing)成的晶核(he)(he)(he)數目稱為形(xing)(xing)核(he)(he)(he)率，經(jing)典形(xing)(xing)核(he)(he)(he)理論給(gei)出了形(xing)(xing)核(he)(he)(he)率N與擴散激活(huo)能(neng)ΔGm和形(xing)(xing)核(he)(he)(he)功ΔG*之間(jian)的關系，即
從式(shi)（2-185)中可以看出(chu)，形(xing)(xing)核(he)(he)功(gong)ΔG隨(sui)著相變(bian)(bian)驅(qu)動力ΔGL→s,P的(de)增(zeng)(zeng)大(da)而減小(xiao)，因(yin)此增(zeng)(zeng)加凝固(gu)壓力有利于形(xing)(xing)核(he)(he)功(gong)ΔG的(de)降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)(zeng)大(da)形(xing)(xing)核(he)(he)率N.此外，從壓力對擴(kuo)散(san)(san)系(xi)數的(de)影響(xiang)可以得出(chu)，隨(sui)著壓力的(de)增(zeng)(zeng)加，擴(kuo)散(san)(san)激活能(neng)ΔGm的(de)變(bian)(bian)化(hua)較小(xiao)，在較低壓力下，擴(kuo)散(san)(san)激活能(neng)ΔG的(de)變(bian)(bian)化(hua)可以忽略。結合式(shi)（2-183)可知(zhi)，加壓通過減小(xiao)形(xing)(xing)核(he)(he)功(gong)ΔG,使得形(xing)(xing)核(he)(he)率N呈指數增(zeng)(zeng)長，達到細化(hua)晶粒的(de)效果(guo)。
8. 密度和熱膨(peng)脹(zhang)系數
密度表(biao)示(shi)物質疏密程(cheng)度，H13密度隨壓力(li)(li)(li)(li)和溫(wen)度的變(bian)化(hua)曲線如圖2-105所(suo)示(shi)。其中(zhong)，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和L2分(fen)別對應H13凝(ning)(ning)固(gu)過程(cheng)中(zhong)的相(xiang)變(bian)開始和結束點(dian)；S1和S2分(fen)別代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)壓力(li)(li)(li)(li)下(xia)H13的固(gu)相(xiang)點(dian)；E1和E2分(fen)別代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)壓力(li)(li)(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L→γ開始點(dian)；B1和B2分(fen)別代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)壓力(li)(li)(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L+8→y開始點(dian)；L1和L2分(fen)別代(dai)表(biao)不(bu)同(tong)壓力(li)(li)(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L→8開始點(dian)，即H13的凝(ning)(ning)固(gu)開始點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和2MPa)和L2Lo(1000MPa)表(biao)示(shi)液相(xiang)密度隨溫(wen)度的變(bian)化(hua)曲線，相(xiang)應固(gu)相(xiang)密度隨溫(wen)度的變(bian)化(hua)曲線分(fen)別如線S1So和S2So所(suo)示(shi)。線L2Lo和L1Lo、S2So和S1So相(xiang)互重合，表(biao)明壓力(li)(li)(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)至1000MPa時，壓力(li)(li)(li)(li)對固(gu)相(xiang)液相(xiang)密度以(yi)及(ji)熱膨(peng)脹(zhang)系數的影響幾乎可以(yi)忽略不(bu)計，熱膨(peng)脹(zhang)系數約(yue)為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)S2L2(1000MPa)分別代(dai)表不同壓(ya)力下(xia)液、δ和(he)(he)γ混合相密度(du)隨溫度(du)的(de)變化規(gui)律。當溫度(du)一定時，壓(ya)力從0.1MPa 增加至(zhi)1000MPa,混合相密度(du)變化幅度(du)較大，其主要原因(yin)如下(xia)：
a. 加壓提高了固（S1→S2)、液(ye)相(xiang)(xiang)溫度（L→L2),使(shi)得凝固區間向高溫區移動（S,L1S2L2),進(jin)而導(dao)致在(zai)溫度一定時(shi)，混合相(xiang)(xiang)中固相(xiang)(xiang)的體積分(fen)數增大，液(ye)相(xiang)(xiang)體積分(fen)數相(xiang)(xiang)應減小。
b. 混合相(xiang)(xiang)中，固相(xiang)(xiang)密度(du)(du)（8和γ)大于液相(xiang)(xiang)密度(du)(du)，且(qie)隨壓力的變化幅度(du)(du)較小。
此外，凝固(gu)過程中（S1L1和(he)S2L2),密度的波(bo)動主要由(you)相變(bian)（L→y;L+δ→Y和(he)L→8)導(dao)致各(ge)相體積分(fen)數變(bian)化所(suo)導(dao)致。
9. 焓、凝(ning)固潛熱(re)以及(ji)比熱(re)
焓(han)為熱力學中表示物(wu)(wu)質系統(tong)能量狀(zhuang)態的一個狀(zhuang)態參數，每千(qian)克物(wu)(wu)質的焓(han)為比焓(han)，即
式中，h為(wei)(wei)比(bi)(bi)焓；m為(wei)(wei)質量；U為(wei)(wei)內能(neng)；P為(wei)(wei)壓(ya)(ya)力；V為(wei)(wei)體(ti)積。由式（2-186)可(ke)知，當(dang)內能(neng)和質量一定(ding)時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓h與PV成正(zheng)比(bi)(bi)。當(dang)壓(ya)(ya)力小(xiao)于1000MPa時(shi)(shi)，加壓(ya)(ya)對液相和固相密(mi)度(du)的(de)影響(xiang)幾乎可(ke)以忽(hu)略(lve)不計(ji)，因(yin)而對體(ti)積的(de)影響(xiang)微乎其微。那么，比(bi)(bi)焓主要受壓(ya)(ya)力的(de)影響(xiang)，當(dang)壓(ya)(ya)力從0.1MPa增(zeng)加至(zhi)1000MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓明顯增(zeng)大，但(dan)當(dang)壓(ya)(ya)力低于2MPa時(shi)(shi)，比(bi)(bi)焓幾乎保持不變，如圖2-106所示。在凝固過程中（L1S1和L2S2),當(dang)溫(wen)度(du)一定(ding)時(shi)(shi)，H13整個熱力學體(ti)系的(de)比(bi)(bi)焓隨壓(ya)(ya)力的(de)變化趨勢非(fei)常復雜，主要原因(yin)如下：
a. 凝(ning)固過(guo)程(cheng)中存在凝(ning)固潛熱的釋(shi)放(fang)，且潛熱釋(shi)放(fang)與固相(xiang)體積分數直接相(xiang)關(guan)。
b. 當溫度一定(ding)時，固相體(ti)積分數隨不(bu)同壓力的變化而變化。
根據比焓(han)(han)隨溫度的變化(hua)(hua)曲線，可(ke)得H13的凝(ning)固潛熱(re)為221.3kJ/kgl1511;由(you)比焓(han)(han)溫度變化(hua)(hua)曲線的斜率可(ke)得，液、固相比熱(re)分比為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當(dang)壓(ya)力(li)低于1000MPa時(shi)，凝(ning)固潛熱(re)，液、固相比熱(re)隨壓(ya)力(li)的變化(hua)(hua)均可(ke)忽略不計，如圖2-106所示。
