在加(jia)壓(ya)冶(ye)煉過程(cheng)(cheng)中，壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)對(dui)保障高(gao)(gao)氮(dan)鋼(gang)具備致密(mi)的(de)(de)(de)(de)宏觀組(zu)織和(he)優(you)異性能尤為重(zhong)要。目前，經證(zheng)實(shi)，壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)主(zhu)要通過兩種(zhong)方(fang)式對(dui)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)和(he)組(zu)織產生影響(xiang)：一種(zhong)方(fang)式是(shi)宏觀尺度上(shang)機械作(zuo)用(yong)導致的(de)(de)(de)(de)物理變化(hua)，如(ru)改變鑄錠和(he)鑄型(xing)(xing)間的(de)(de)(de)(de)熱(re)交換(huan)、冷卻速(su)率以及充型(xing)(xing)過程(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)(de)控(kong)制(zhi)等，另一種(zhong)方(fang)式是(shi)微觀尺度上(shang)的(de)(de)(de)(de)熱(re)力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)和(he)動力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)變化(hua)，壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)作(zuo)為基本熱(re)力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)之(zhi)一，對(dui)有氣相(xiang)參與的(de)(de)(de)(de)冶(ye)金反應和(he)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)具有十分(fen)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)；增(zeng)加(jia)壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)在提高(gao)(gao)冶(ye)金反應速(su)率的(de)(de)(de)(de)同(tong)時，能夠顯著增(zeng)加(jia)鋼(gang)液中氮(dan)、鈣和(he)鎂的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解度，提高(gao)(gao)其(qi)收得(de)率，進而充分(fen)發(fa)(fa)揮其(qi)凈化(hua)鋼(gang)液或(huo)合(he)金化(hua)作(zuo)用(yong)；在低壓(ya)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中，壓(ya)力(li)(li)(li)(li)(li)對(dui)相(xiang)圖、凝(ning)固熱(re)力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)和(he)動力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)影響(xiang)可以忽(hu)略不計，但在高(gao)(gao)壓(ya)下，相(xiang)圖、凝(ning)固熱(re)力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)和(he)動力(li)(li)(li)(li)(li)學(xue)參數(shu)(shu)隨(sui)之(zhi)發(fa)(fa)生改變，進而改變常規(gui)條件(jian)下的(de)(de)(de)(de)凝(ning)固模式，從而有利于(yu)一些新(xin)相(xiang)或(huo)新(xin)材料結構的(de)(de)(de)(de)生成。
壓(ya)力(li)(li)對材料(liao)組織(zhi)和性能的(de)影(ying)響已經(jing)(jing)引起了廣泛關(guan)注，自諾貝(bei)爾獎(jiang)獲(huo)得者Bridgman 開展相關(guan)研究(jiu)(jiu)以來,材料(liao)熱力(li)(li)學(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)隨壓(ya)力(li)(li)的(de)變化規律就已經(jing)(jing)得到了大量(liang)研究(jiu)(jiu),這些研究(jiu)(jiu)主(zhu)要(yao)(yao)采用相圖計(ji)算(suan)（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)方式完成，且主(zhu)要(yao)(yao)集(ji)中在有(you)色金屬(shu)合(he)金材料(liao)方面，如Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和Cd-Zn等(deng);所(suo)研究(jiu)(jiu)的(de)熱力(li)(li)學(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)主(zhu)要(yao)(yao)包(bao)括相圖、摩爾體積、共晶(jing)(jing)溫度、初(chu)始轉變相類型、共晶(jing)(jing)點成分、晶(jing)(jing)粒形核(he)以及(ji)擴散(san)系數(shu)(shu)等(deng)方面。研究(jiu)(jiu)表明，高壓(ya)下(xia)（數(shu)(shu)量(liang)級(ji)約(yue)為10GPa)的(de)熱力(li)(li)學(xue)(xue)和動(dong)力(li)(li)學(xue)(xue)參數(shu)(shu)與常壓(ya)下(xia)存在明顯差異(yi),而這些差異(yi)有(you)助于(yu)闡明壓(ya)力(li)(li)對組織(zhi)的(de)影(ying)響機理。
同樣，在壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)影(ying)響(xiang)鋼鐵熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)(li)學參數方面，有(you)研究人員初步探(tan)討(tao)了(le)鋼鐵材料在高壓(ya)(ya)下的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線溫度(du)和(he)擴散系(xi)數等。所選體(ti)系(xi)有(you)Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高錳鋼）等。高壓(ya)(ya)下的(de)Fe-C相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖見圖2-91,隨著(zhu)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)增大(da)，鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)δ區域不斷減小，奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ區域不斷增大(da)，當(dang)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)增加至2000MPa時(shi)，鐵素體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)α和(he)8區域幾乎(hu)消失(shi)。但(dan)與有(you)色金屬方面相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)比(bi)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對(dui)鋼鐵材料的(de)凝(ning)固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)(li)學參數方面的(de)研究依然十分貧瘠。本(ben)節將以含(han)氮(dan)鋼（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分別(bie)討(tao)論(lun)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對(dui)凝(ning)固(gu)過程中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)、熱(re)力(li)(li)(li)(li)學（相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數、凝(ning)固(gu)模式(shi)、固(gu)／液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)線、體(ti)系(xi)氮(dan)溶(rong)解度(du)、相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動力(li)(li)(li)(li)和(he)分配(pei)系(xi)數等）和(he)動力(li)(li)(li)(li)學參數（擴散系(xi)數）的(de)影(ying)響(xiang)規律，從而(er)系(xi)統論(lun)述(shu)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對(dui)鋼鐵材料凝(ning)固(gu)熱(re)力(li)(li)(li)(li)學和(he)動力(li)(li)(li)(li)學的(de)影(ying)響(xiang)規律。
1. 凝(ning)固相變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)是(shi)用(yong)來表征相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系(xi)統的(de)(de)組(zu)成(cheng)與(yu)熱(re)(re)力(li)學參數（如(ru)溫度(du)(du)和(he)壓力(li)）之間關(guan)系(xi)的(de)(de)一(yi)(yi)種(zhong)圖(tu)(tu)(tu)(tu)形(xing)，它可以(yi)提(ti)供壓力(li)和(he)其他相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關(guan)熱(re)(re)力(li)學參數之間的(de)(de)關(guan)系(xi)，這些(xie)熱(re)(re)力(li)學參數包(bao)含了(le)(le)(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變溫度(du)(du)和(he)元(yuan)素(su)的(de)(de)平衡分(fen)(fen)(fen)配系(xi)數等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)是(shi)探討壓力(li)對熱(re)(re)力(li)學參數影響(xiang)規律(lv)的(de)(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼在(zai)0.1MPa 下(xia)隨氮(dan)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數變化(hua)(hua)的(de)(de)垂直(zhi)截(jie)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中凝固(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變的(de)(de)區(qu)(qu)域如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)2-91(a)所示(shi)。圖(tu)(tu)(tu)(tu)中存在(zai)七個(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)，分(fen)(fen)(fen)別(bie)為三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)：L+8、L+Y和(he)8+γ;一(yi)(yi)個(ge)(ge)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存區(qu)(qu)L+8+γ.三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存區(qu)(qu)L+8+γ是(shi)一(yi)(yi)個(ge)(ge)曲邊三(san)(san)(san)角(jiao)形(xing)，三(san)(san)(san)個(ge)(ge)頂點（A、B和(he)C)分(fen)(fen)(fen)別(bie)與(yu)三(san)(san)(san)個(ge)(ge)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)液(ye)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)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于(yu)三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)的(de)(de)下(xia)方。根據曲邊三(san)(san)(san)角(jiao)形(xing)的(de)(de)判定原(yuan)則(ze)［137,三(san)(san)(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)內發(fa)生了(le)(le)(le)包(bao)晶反應：L+δ→Y;三(san)(san)(san)個(ge)(ge)兩(liang)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（L+8、L+y和(he)8+γ)分(fen)(fen)(fen)別(bie)發(fa)生了(le)(le)(le)L→8、L→y和(he)δ→y.在(zai)10MPa和(he)100MPa下(xia)，隨氮(dan)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數變化(hua)(hua)的(de)(de)垂直(zhi)截(jie)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)分(fen)(fen)(fen)別(bie)如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(b)和(he)（c)所示(shi)，對比(bi)可以(yi)看出(chu)，10MPa和(he)100MPa下(xia)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)數量(liang)和(he)類型與(yu)0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下(xia)，隨氮(dan)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)(fen)(fen)數變化(hua)(hua)的(de)(de)垂直(zhi)截(jie)面(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)(tu)(tu)(tu)中存在(zai)兩(liang)個(ge)(ge)單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)（液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)(qu)消失，如(ru)圖(tu)(tu)(tu)(tu)2-92(d)所示(shi)。
相圖中(zhong)三相共存(cun)區 L+8+y 隨(sui)壓(ya)(ya)力(li)(li)的變(bian)化規律(lv)如圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)(he)(he)(he)1000MPa下(xia)，A點的坐(zuo)標分別(bie)為(wei)（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)(he)(he)(he)（0%,1537.02K),B點的坐(zuo)標分別(bie)為(wei)（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)(he)(he)(he)（0.933%,1611.62K),C點的坐(zuo)標分別(bie)為(wei)（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)(he)(he)(he)（0.901%,1666.65K).隨(sui)著壓(ya)(ya)力(li)(li)的增加，A和(he)(he)(he)(he)C點向低氮區移動，B點向高(gao)氮區移動，整個區域向高(gao)溫區移動，且三相共存(cun)區L+8+y呈(cheng)增大趨(qu)勢，曲邊三角(jiao)形的形狀逐(zhu)漸由(you)“?”向“Δ”轉變(bian)［137],相轉變(bian)方(fang)式逐(zhu)步(bu)由(you)包晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)(ying)（L+δ→y)向共晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)(ying)（L→8+y)過渡，即當壓(ya)(ya)力(li)(li)分別(bie)為(wei)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)(he)100MPa時，凝固過程為(wei)包晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)(ying)，而(er)1000MPa時為(wei)共晶(jing)(jing)(jing)反應(ying)(ying)。
為了進(jin)一步(bu)說明壓力對凝固過(guo)(guo)程(cheng)中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響規律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼(gang)凝固過(guo)(guo)程(cheng)中鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)隨(sui)(sui)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律如圖(tu)2-94所(suo)示。在0.1MPa、10MPa和100MPa下(xia)凝固時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)呈(cheng)現出先增(zeng)大(da)后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢，拐(guai)點分(fen)(fen)(fen)(fen)別為P1、P2和P3,如圖(tu)2-94(a)所(suo)示；而奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均(jun)呈(cheng)現出連(lian)續增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。在0.1MPa、10MPa和100MPa下(xia)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)變化拐(guai)點P1、P2和P3的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)分(fen)(fen)(fen)(fen)別與(yu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出現位(wei)置(zhi)Q1、Q2和Q3的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)(tong)，如圖(tu)2-94(b)所(suo)示。當(dang)高于P1(Q1)、P2(Q2)和P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)隨(sui)(sui)著(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而增(zeng)加(jia)，此時(shi)(shi)無奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出現，即發(fa)生液(ye)(ye)固轉(zhuan)變（L→8);當(dang)低于P1(Q1)、P2(Q2)和P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度(du)(du)時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)隨(sui)(sui)著(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而減小(xiao)，而奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐(zhu)漸增(zeng)加(jia)，即鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨(sui)(sui)著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)形成逐(zhu)漸消失，發(fa)生包晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L+8→y);而1000MPa下(xia)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)均(jun)隨(sui)(sui)著(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而逐(zhu)步(bu)增(zeng)大(da)，直(zhi)至凝固結束，表明鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同(tong)(tong)時(shi)(shi)從液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析(xi)出，即凝固過(guo)(guo)程(cheng)發(fa)生共晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L→8+y).這也證明了隨(sui)(sui)著(zhu)壓力的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變方(fang)式逐(zhu)漸由包晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L+8→y)向(xiang)共晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L→8+y)過(guo)(guo)渡。
19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝固過程中鐵素(su)體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ的單相(xiang)區(qu)隨壓(ya)力的變化(hua)規律如(ru)圖2-95所(suo)示(shi)。當(dang)壓(ya)力從(cong)0.1MPa增加到100MPa時，δ/(δ+L)相(xiang)邊(bian)(bian)界變化(hua)較小，8/(δ+γ)相(xiang)邊(bian)(bian)界整(zheng)體(ti)向高(gao)溫端(duan)移(yi)動，鐵素(su)體(ti)相(xiang)8形成區(qu)域逐漸減小；當(dang)壓(ya)力進一步增加到1000MPa時，鐵素(su)體(ti)相(xiang)8單相(xiang)區(qu)幾乎從(cong)隨氮(dan)質量分(fen)數變化(hua)的垂直截面相(xiang)圖中消(xiao)失，如(ru)圖2-95(a)所(suo)示(shi)，即增加壓(ya)力有助于鐵素(su)體(ti)相(xiang)δ的消(xiao)失［138].而(er)對于奧氏體(ti)相(xiang)γ,隨著壓(ya)力的增加，γ/(y+L)相(xiang)邊(bian)(bian)界向高(gao)溫段移(yi)動，γ/(δ+γ)相(xiang)邊(bian)(bian)界整(zheng)體(ti)向高(gao)氮(dan)區(qu)移(yi)動，整(zheng)個(ge)區(qu)域呈增大趨勢(shi)，如(ru)圖2-95(b)所(suo)示(shi)。
2. 凝固(gu)模式(shi)
不(bu)銹鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式根據凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)始(shi)相(xiang)(xiang)的(de)(de)種類和相(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)類型通常分(fen)為(wei)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)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式主要(yao)受合金成(cheng)分(fen)和凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條件(jian)的(de)(de)影(ying)響，在合金成(cheng)分(fen)一定(ding)的(de)(de)情況下，凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式主要(yao)由凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)條件(jian)決定(ding)。19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)在不(bu)同(tong)(tong)壓力(li)下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)順序，如圖2-96所(suo)示，鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)δ為(wei)初(chu)始(shi)相(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼(gang)在各壓力(li)下的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模(mo)式均為(wei)FA型。以0.1MPa的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)為(wei)例，凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)分(fen)為(wei)三個階段，凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初(chu)期，發(fa)(fa)生(sheng)L→8相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)反應(ying)；當固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)質(zhi)量分(fen)數升至0.05左右時(shi)，發(fa)(fa)生(sheng)包(bao)晶反應(ying)（L+δ→y),奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ開始(shi)形成(cheng)，鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)δ逐漸(jian)減少，此時(shi)體系中固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)由8和γ共同(tong)(tong)組成(cheng)；在凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)末期，鐵(tie)(tie)素體相(xiang)(xiang)8完(wan)全消失，液相(xiang)(xiang)直(zhi)(zhi)接轉(zhuan)變(bian)(bian)為(wei)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ(L→y),直(zhi)(zhi)到凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束，凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結(jie)束后，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)為(wei)單一的(de)(de)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ.因此，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含(han)氮鋼(gang)的(de)(de)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)變(bian)(bian)順序為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在10MPa、100MPa和1000MPa下19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)變順序(xu)可知，當壓力從0.1MPa增加到100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮鋼(gang)的凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)模式依舊為(wei)FA型。然而，當壓力達到1000MPa時，凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中包晶反應（L+8→y)轉(zhuan)變為(wei)共晶反應（L→8+y),其相(xiang)轉(zhuan)變順序(xu)發生明顯變化(hua)，如圖2-96所示。1000MPa下凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)變順序(xu)可歸(gui)結為(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此(ci)(ci)外(wai)，當壓(ya)(ya)(ya)力逐漸由0.1MPa增加(jia)至(zhi)1000MPa時，L→8相(xiang)轉(zhuan)變的(de)溫度(du)區(qu)間(jian)由3.86K降至(zhi)0.079K,奧氏體(ti)相(xiang)γ形(xing)成時的(de)固(gu)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數由0.05降至(zhi)0.00075（圖2-96),同時相(xiang)圖中C點（圖2-93)氮質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數由0.934%降低至(zhi)0.901%,固(gu)相(xiang)質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數十分(fen)逼近本體(ti)氮質(zhi)(zhi)量(liang)分(fen)數0.9%,即L→8相(xiang)轉(zhuan)變區(qu)間(jian)基本消失(shi)。因此(ci)(ci)，隨(sui)著(zhu)壓(ya)(ya)(ya)力的(de)增加(jia)，19Cr14Mn0.9N含氮鋼的(de)凝固(gu)模(mo)式呈現由FA型向(xiang)A型轉(zhuan)變的(de)趨(qu)勢，這主要是由于增加(jia)壓(ya)(ya)(ya)力有助于比(bi)體(ti)積(ji)小的(de)相(xiang)形(xing)成（γ相(xiang)的(de)比(bi)體(ti)積(ji)小于8相(xiang)）,即加(jia)壓(ya)(ya)(ya)抑(yi)制(zhi)了8相(xiang)的(de)形(xing)成，使凝固(gu)模(mo)式發生(sheng)改(gai)變。
3. 固／液相線(xian)
凝固存在凝固潛熱的(de)釋放和體積的(de)收縮，屬于一級相變(bian)，因而可以采用克拉佩(pei)龍(long)方程來描述壓力與相變(bian)溫度(du)之間的(de)關系，即
4. 氮溶解度
溫(wen)度(du)(du)是(shi)影響合金體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)重要(yao)因素之一。從圖2-98中可以(yi)看出(chu)，隨著(zhu)(zhu)液相(xiang)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)，19Cr14MnxN 凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)逐(zhu)(zhu)漸升高，直到(dao)(dao)溫(wen)度(du)(du)降(jiang)(jiang)(jiang)至液相(xiang)線(xian)（凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初期）時(shi)達到(dao)(dao)一個(ge)峰(feng)值（A點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)）。隨著(zhu)(zhu)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)進(jin)行(xing)(xing)，發生L→8液固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)較小(xiao)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8形成，導(dao)致(zhi)了(le)(le)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)迅速(su)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)，直到(dao)(dao)溫(wen)度(du)(du)降(jiang)(jiang)(jiang)至奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ析出(chu)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)（即(ji)L+δ→y轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)），此時(shi)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)最小(xiao)（B點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)），即(ji)出(chu)現(xian)(xian)“鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖2-99所示(shi)。隨著(zhu)(zhu)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)繼(ji)(ji)續進(jin)行(xing)(xing)，固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)中鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8的(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)減(jian)小(xiao)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)較大(da)的(de)(de)(de)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ相(xiang)應地增加，體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)又(you)逐(zhu)(zhu)步增大(da)，直到(dao)(dao)溫(wen)度(du)(du)降(jiang)(jiang)(jiang)至固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)線(xian)（凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束，即(ji)C點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)）。凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)結束后，隨著(zhu)(zhu)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)繼(ji)(ji)續降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)，體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)將(jiang)繼(ji)(ji)續增大(da)，這主要(yao)是(shi)由(you)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)發生固(gu)(gu)(gu)(gu)固(gu)(gu)(gu)(gu)轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)變(bian)δ→y(C和(he)(he)D點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)）和(he)(he)奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)γ中氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)隨著(zhu)(zhu)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)降(jiang)(jiang)(jiang)低(di)而增加（D和(he)(he)E點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)）兩方面(mian)原因所導(dao)致(zhi)的(de)(de)(de)。此外，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)在C和(he)(he)D點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)的(de)(de)(de)增長(chang)速(su)率明顯大(da)于D和(he)(he)E點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)，這主要(yao)歸因于C和(he)(he)D點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)貧氮(dan)(dan)(dan)相(xiang)（鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)8)的(de)(de)(de)消失加速(su)了(le)(le)體(ti)(ti)(ti)系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)增長(chang)。在整(zheng)個(ge)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中（A和(he)(he)C點(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)之間(jian)(jian)(jian)(jian)），氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)變(bian)化范圍為(wei)0.255%~0.648%.由(you)此可見，在0.1MPa下(xia)，19Cr14Mn鋼(gang)中氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)達到(dao)(dao)0.9%而不產生嚴重的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔缺陷，是(shi)很難實(shi)現(xian)(xian)的(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和2MPa下(xia)19Cr14MnxN氮(dan)溶解(jie)(jie)度隨壓力(li)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)規律如圖2-99所示(shi)，0.1MPa下(xia)，氮(dan)溶解(jie)(jie)度隨壓力(li)的(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)規律存在(zai)(zai)明顯的(de)(de)(de)(de)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)，“鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)”本質上是在(zai)(zai)固(gu)(gu)相(xiang)中奧氏體(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素(su)(su)質量分數較低的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)δ在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)初期析(xi)(xi)出，導致體(ti)(ti)系氮(dan)溶解(jie)(jie)度快速降低的(de)(de)(de)(de)現象(xiang)；凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)出現會(hui)加(jia)劇局部氮(dan)析(xi)(xi)出的(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)，造(zao)成(cheng)局部氮(dan)分布均勻性差等缺陷，更甚者會(hui)導致大(da)量氣孔缺陷的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，進而影響后續加(jia)工工藝，大(da)幅度降低了(le)材料的(de)(de)(de)(de)成(cheng)材率。然而，隨著壓力(li)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)減小(xiao)，當壓力(li)增(zeng)加(jia)到1MPa時，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)完全消失(shi)，且(qie)在(zai)(zai)體(ti)(ti)系整個凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中，氮(dan)溶解(jie)(jie)度始(shi)終處于增(zeng)大(da)的(de)(de)(de)(de)趨(qu)勢(shi)。因此，對19Cr14MnxN而言(yan)，增(zeng)加(jia)壓力(li)能(neng)夠有(you)效(xiao)地增(zeng)加(jia)體(ti)(ti)系氮(dan)溶解(jie)(jie)度，避免鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)體(ti)(ti)阱(jing)的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，從而減小(xiao)了(le)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中氣孔缺陷的(de)(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)趨(qu)勢(shi)。
5. 元素分配系數
凝固(gu)(gu)過程中，合金元(yuan)素(su)在固(gu)(gu)／液(ye)(ye)界面處發生(sheng)質量分(fen)數的再分(fen)配，導致了合金元(yuan)素(su)在鑄(zhu)錠(ding)內分(fen)布的不均勻性，最終(zhong)形成偏(pian)析。溶質再分(fen)配的程度通常采(cai)用溶質分(fen)配系數ko進行表征(zheng)，即平衡凝固(gu)(gu)過程中固(gu)(gu)相中溶質的質量分(fen)數Cs與液(ye)(ye)相中溶質的質量分(fen)數CL之間(jian)比值：
對于二元(yuan)合金體(ti)系，溶質(zhi)分配(pei)系數(shu)o通常可(ke)以由相(xiang)圖中(zhong)固(gu)／液(ye)相(xiang)線斜(xie)率獲(huo)得；而(er)對于多元(yuan)合金體(ti)系，難(nan)以利用(yong)相(xiang)圖進行(xing)(xing)計(ji)算(suan)，但可(ke)基于準確可(ke)靠的(de)熱力學(xue)數(shu)據，利用(yong)溶質(zhi)在(zai)固(gu)／液(ye)相(xiang)中(zhong)化學(xue)位(wei)相(xiang)等的(de)原(yuan)理進行(xing)(xing)計(ji)算(suan)。由于19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)固(gu)時(shi)，固(gu)相(xiang)轉變過程中(zhong)存在(zai)鐵素體(ti)相(xiang)8和奧氏體(ti)相(xiang)γ共存的(de)階段，因而(er)結合凝(ning)固(gu)過程中(zhong)相(xiang)質(zhi)量分數(shu)以及各相(xiang)中(zhong)元(yuan)素質(zhi)量分數(shu)，采(cai)用(yong)式（2-177)可(ke)計(ji)算(suan)各元(yuan)素的(de)溶質(zhi)分配(pei)系數(shu)，即
式中(zhong)，k為(wei)元(yuan)素(su)(su)(su)i的分(fen)(fen)配系(xi)數；ws和(he)wy分(fen)(fen)別為(wei)鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相γ的質(zhi)量分(fen)(fen)數；Cs,i和(he)Cy,;分(fen)(fen)別為(wei)元(yuan)素(su)(su)(su)i在鐵素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)(ti)相γ中(zhong)的質(zhi)量分(fen)(fen)數。
在0.1MPa下的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)固過(guo)程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)溶質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化規律如圖(tu)2-100所示。固相(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)組(zu)成由(you)單一(yi)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)δ過(guo)渡(du)到(dao)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)δ和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ共存時，各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(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)拐點，這主要是由(you)于各元(yuan)在鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)8和奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)差(cha)異(yi)較大(da)(da)。結(jie)合19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)固時的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)變順序可(ke)知，在凝(ning)固初期，固相(xiang)為(wei)單一(yi)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)8,鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)δ中(zhong)各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)溶質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(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).在凝(ning)固末期，固相(xiang)為(wei)單一(yi)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ,奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ中(zhong)各元(yuan)素(su)(su)(su)(su)溶質分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(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，碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)(meng)和硅在奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)大(da)(da)于鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)8,因而(er)，在發生L+8→γ轉變時，鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)8減(jian)(jian)少，奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ增加(jia)，致使碳(tan)、氮(dan)、錳(meng)(meng)和硅的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著液相(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)逐(zhu)漸增大(da)(da)。而(er)對于鉬和鉻(ge)，它們在奧(ao)氏體(ti)相(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)小(xiao)于鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)8,導致鉬和鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著液相(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)(fen)(fen)(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小(xiao)而(er)逐(zhu)漸減(jian)(jian)小(xiao)，如圖(tu)2-100所示。
在(zai)(zai)10MPa 和(he)100MPa下，各(ge)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)隨(sui)(sui)(sui)液(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)變化規律與0.1MPa的(de)(de)相(xiang)(xiang)同，如圖2-101所示。而(er)在(zai)(zai)1000MPa下，除(chu)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)初期（液(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)十分(fen)(fen)接近于(yu)1時(shi)）固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)由單一鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8組成外(wai)，在(zai)(zai)后(hou)續凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)，由于(yu)發生了共晶轉(zhuan)變L→y+8,固(gu)(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵素(su)(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ的(de)(de)量均隨(sui)(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)(xiao)而(er)增(zeng)大(da)(da)，因(yin)而(er)各(ge)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)為平(ping)滑曲(qu)線，無明(ming)顯拐點(dian)出現(xian)，如圖2-101所示。此外(wai)，隨(sui)(sui)(sui)著壓(ya)力的(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，鉬(mu)(mu)(mu)和(he)錳(meng)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)均減(jian)小(xiao)(xiao)，且錳(meng)的(de)(de)減(jian)小(xiao)(xiao)幅度大(da)(da)于(yu)鉬(mu)(mu)(mu)，因(yin)而(er)壓(ya)力有利于(yu)枝晶間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鉬(mu)(mu)(mu)和(he)錳(meng)的(de)(de)富(fu)集，進(jin)而(er)加(jia)(jia)劇了鉬(mu)(mu)(mu)和(he)錳(meng)的(de)(de)微(wei)觀偏(pian)析，如圖2-102所示。對于(yu)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)碳、氮(dan)和(he)鉻，元(yuan)素(su)(su)(su)(su)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)隨(sui)(sui)(sui)著壓(ya)增(zeng)加(jia)(jia)而(er)增(zeng)大(da)(da)，且始(shi)終小(xiao)(xiao)于(yu)1,因(yin)而(er)增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)力有助于(yu)緩(huan)解其在(zai)(zai)枝晶間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)富(fu)集，從(cong)而(er)減(jian)輕碳、氮(dan)和(he)鉻的(de)(de)微(wei)觀偏(pian)析。對于(yu)硅(gui)元(yuan)素(su)(su)(su)(su)，壓(ya)力一定時(shi)，凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)其分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)從(cong)小(xiao)(xiao)于(yu)1逐步向大(da)(da)于(yu)1過渡，使得枝晶間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)的(de)(de)濃(nong)度呈現(xian)出先增(zeng)大(da)(da)后(hou)減(jian)小(xiao)(xiao)的(de)(de)趨(qu)勢；而(er)當壓(ya)力增(zeng)加(jia)(jia)到1000MPa時(shi)，整(zheng)個(ge)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)(gu)過程中(zhong)(zhong)硅(gui)的(de)(de)分(fen)(fen)配(pei)(pei)系數(shu)始(shi)終大(da)(da)于(yu)1,枝晶間液(ye)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)硅(gui)的(de)(de)濃(nong)度隨(sui)(sui)(sui)著液(ye)相(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)減(jian)小(xiao)(xiao)而(er)減(jian)小(xiao)(xiao)，進(jin)而(er)導致枝晶界處貧硅(gui)，偏(pian)析加(jia)(jia)劇。
6. 元素擴散系數(shu)
擴(kuo)散(san)(san)是(shi)指(zhi)晶(jing)體(ti)中原子(zi)（或(huo)(huo)離子(zi)）由熱(re)運動產生(sheng)的(de)遷移(yi)過程(cheng)(cheng)，合(he)金(jin)元素(su)的(de)擴(kuo)自(zi)始至終貫穿金(jin)屬或(huo)(huo)者合(he)金(jin)發生(sheng)相(xiang)變、組織轉(zhuan)變、結(jie)晶(jing)和再結(jie)晶(jing)等過程(cheng)(cheng)。各元素(su)的(de)擴(kuo)散(san)(san)系數D是(shi)體(ti)系的(de)動態性質之一(yi)，由菲克第一(yi)定律可知，擴(kuo)散(san)(san)系數是(shi)元素(su)在單位時間(jian)每單位濃度梯度的(de)條件下沿擴(kuo)散(san)(san)方(fang)向垂直通過單位面(mian)積的(de)質量或(huo)(huo)物質的(de)量，可由阿倫尼烏斯方(fang)程(cheng)(cheng)進(jin)行描述，即
式中(zhong)(zhong)，kb為玻爾茲曼常數(shu)；ΔGm為擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)活能(neng)；T為溫度(du)；A為常數(shu)。式（2-178)適(shi)用于(yu)(yu)所有類型的(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)過程(cheng)，不同(tong)(tong)元素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)區(qu)別僅僅在(zai)于(yu)(yu)A和(he)ΔGm的(de)(de)(de)不同(tong)(tong)。從式（2-178)可以(yi)看出，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)隨著擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)活能(neng)ΔGm的(de)(de)(de)增(zeng)大(da)(da)(da)而減小(xiao)；反之，激(ji)活能(neng)ΔGm越小(xiao)，元素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)越大(da)(da)(da)，元素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)越容易。19Cr14Mn0.9N含氮(dan)(dan)鋼凝(ning)固過程(cheng)中(zhong)(zhong)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)γ中(zhong)(zhong)各元素(su)(su)(su)在(zai)不同(tong)(tong)壓力(li)下的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)如圖2-103所示。鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)元素(su)(su)(su)i(i=碳(tan)、氮(dan)(dan)、錳、鉬(mu)、鉻和(he)硅）的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)均比(bi)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)大(da)(da)(da)1~2個數(shu)量(liang)級，這主要是由(you)于(yu)(yu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)晶胞(bao)（面心立(li)方）的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)為0.74,大(da)(da)(da)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)晶胞(bao)（體(ti)心立(li)方）的(de)(de)(de)致密(mi)度(du)（0.68),而致密(mi)度(du)大(da)(da)(da)的(de)(de)(de)晶體(ti)結構中(zhong)(zhong)，原子(zi)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)激(ji)活能(neng)較高，擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)較小(xiao)。此外，間隙原子(zi)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)激(ji)活能(neng)均比(bi)置換原子(zi)的(de)(de)(de)小(xiao)［145],因(yin)此元素(su)(su)(su)碳(tan)和(he)氮(dan)(dan)無論在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)還是奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)均比(bi)元素(su)(su)(su)錳、鉬(mu)、鉻和(he)硅的(de)(de)(de)大(da)(da)(da)2~3個數(shu)量(liang)級，如圖2-103所示。同(tong)(tong)時(shi)隨著壓力(li)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，碳(tan)和(he)氮(dan)(dan)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)變化量(liang)均大(da)(da)(da)于(yu)(yu)錳、鉬(mu)、鉻和(he)硅；增(zeng)加(jia)壓力(li)減小(xiao)了鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)和(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，抑制了氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)；增(zeng)加(jia)壓力(li)減小(xiao)了鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，但增(zeng)大(da)(da)(da)了奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)，加(jia)速(su)了其中(zhong)(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)。因(yin)此，增(zeng)加(jia)壓力(li)對(dui)不同(tong)(tong)元素(su)(su)(su)在(zai)不同(tong)(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)影響不同(tong)(tong)，但總體(ti)來講，壓力(li)對(dui)擴(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)(san)(san)系(xi)(xi)(xi)(xi)數(shu)的(de)(de)(de)影響較小(xiao)，在(zai)100MPa以(yi)內可以(yi)忽(hu)略。
7. 晶粒形核
a. 臨界形(xing)核(he)半徑
根據經典形核理論(lun)可知(zhi)，均質形核過程中臨(lin)形核半徑r與相變(bian)驅動力ΔGL→S,P之間的(de)關(guan)系為
在(zai)19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力可(ke)由(you)Thermo-Calc 熱力學(xue)軟件(jian)進行計算，結果如圖(tu)2-104所(suo)示。凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力的(de)(de)(de)變(bian)(bian)(bian)化規律與(yu)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)(he)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同(tong)。體(ti)(ti)(ti)系在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)100MPa下凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)時(shi)(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力隨著(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數的(de)(de)(de)減小呈(cheng)現出先增大(da)后減小的(de)(de)(de)趨(qu)勢。凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)初期發生(sheng)L→8轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)隨著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)進行而不斷增大(da)，直至(zhi)發生(sheng)L+8→γ轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)。此(ci)時(shi)(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力達到峰(feng)值(zhi)(zhi)，且壓(ya)力越(yue)大(da)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力的(de)(de)(de)峰(feng)值(zhi)(zhi)越(yue)小，而達到峰(feng)值(zhi)(zhi)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)(fen)數越(yue)大(da)，因此(ci)加壓(ya)有助于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力提前(qian)達到峰(feng)值(zhi)(zhi)；隨著(zhu)凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)的(de)(de)(de)繼續進行，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步(bu)向(xiang)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉(zhuan)變(bian)(bian)(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力不斷減小，直至(zhi)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失(shi)。而凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)壓(ya)力為1000MPa時(shi)(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)(bian)(bian)驅(qu)動(dong)(dong)(dong)力在(zai)整(zheng)個凝(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)(ning)固(gu)過程中呈(cheng)持續增大(da)的(de)(de)(de)趨(qu)勢。
相比(bi)(bi)之下(xia)，在0.1MPa、10MPa、100MPa和1000MPa的凝固過(guo)程(cheng)中(zhong)，無論L→Y、L+8→y,還是L→8+y轉(zhuan)變，奧氏體(ti)(ti)相γ作為生成相，其相變驅動(dong)力(li)變化呈單調性(xing)，均(jun)隨著壓(ya)力(li)的增加而增大(da)。因(yin)此，增加壓(ya)力(li)有助于提升凝固過(guo)程(cheng)相轉(zhuan)變趨勢(shi)，即均(jun)增大(da)了L→8、L→γ以及L+8→y相轉(zhuan)變過(guo)程(cheng)中(zhong)生成相的相變驅動(dong)力(li)，有利于促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過(guo)程(cheng)的進行，這主要(yao)是因(yin)為鐵素體(ti)(ti)相δ和奧氏體(ti)(ti)相γ的比(bi)(bi)體(ti)(ti)積均(jun)小(xiao)于液(ye)相。
根據式（2-179),不同壓(ya)力下晶(jing)粒的(de)臨(lin)界形核(he)半徑與相變驅動力的(de)關系為(wei)
b. 形核率
單位體積液相(xiang)在單位時間(jian)(jian)內(nei)所形(xing)(xing)成(cheng)的晶(jing)核數(shu)目稱為形(xing)(xing)核率，經典形(xing)(xing)核理論給(gei)出了形(xing)(xing)核率N與(yu)擴散激活(huo)能ΔGm和(he)形(xing)(xing)核功(gong)ΔG*之間(jian)(jian)的關系，即
從式(shi)（2-185)中可(ke)(ke)以看出(chu)(chu)，形(xing)(xing)核功ΔG隨(sui)著(zhu)相(xiang)變(bian)驅動(dong)力(li)ΔGL→s,P的增(zeng)(zeng)大而(er)減(jian)小(xiao)，因此增(zeng)(zeng)加(jia)凝固壓力(li)有利于形(xing)(xing)核功ΔG的降低（ΔG+ΔP<ΔG),進而(er)增(zeng)(zeng)大形(xing)(xing)核率(lv)N.此外(wai)，從壓力(li)對(dui)擴(kuo)(kuo)散(san)系數(shu)的影響可(ke)(ke)以得出(chu)(chu)，隨(sui)著(zhu)壓力(li)的增(zeng)(zeng)加(jia)，擴(kuo)(kuo)散(san)激活能(neng)(neng)ΔGm的變(bian)化(hua)(hua)較(jiao)小(xiao)，在(zai)較(jiao)低壓力(li)下(xia)，擴(kuo)(kuo)散(san)激活能(neng)(neng)ΔG的變(bian)化(hua)(hua)可(ke)(ke)以忽(hu)略。結(jie)合式(shi)（2-183)可(ke)(ke)知，加(jia)壓通過減(jian)小(xiao)形(xing)(xing)核功ΔG,使得形(xing)(xing)核率(lv)N呈(cheng)指數(shu)增(zeng)(zeng)長，達到(dao)細(xi)化(hua)(hua)晶粒的效果。
8. 密(mi)度和熱膨脹系(xi)數
密度表示物質(zhi)疏密程(cheng)度，H13密度隨(sui)壓(ya)(ya)力(li)(li)和(he)溫(wen)(wen)度的變(bian)化曲(qu)線(xian)如圖(tu)2-105所(suo)示。其中(zhong)，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)L2分(fen)別對應(ying)H13凝(ning)固過程(cheng)中(zhong)的相(xiang)變(bian)開(kai)始和(he)結束點(dian)；S1和(he)S2分(fen)別代表不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)H13的固相(xiang)點(dian)；E1和(he)E2分(fen)別代表不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L→γ開(kai)始點(dian)；B1和(he)B2分(fen)別代表不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L+8→y開(kai)始點(dian)；L1和(he)L2分(fen)別代表不同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)(li)下(xia)相(xiang)變(bian)L→8開(kai)始點(dian)，即H13的凝(ning)固開(kai)始點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)2MPa)和(he)L2Lo(1000MPa)表示液相(xiang)密度隨(sui)溫(wen)(wen)度的變(bian)化曲(qu)線(xian)，相(xiang)應(ying)固相(xiang)密度隨(sui)溫(wen)(wen)度的變(bian)化曲(qu)線(xian)分(fen)別如線(xian)S1So和(he)S2So所(suo)示。線(xian)L2Lo和(he)L1Lo、S2So和(he)S1So相(xiang)互重合，表明壓(ya)(ya)力(li)(li)從0.1MPa增加至1000MPa時，壓(ya)(ya)力(li)(li)對固相(xiang)液相(xiang)密度以(yi)及熱膨脹(zhang)系數(shu)的影響幾乎可以(yi)忽(hu)略不計，熱膨脹(zhang)系數(shu)約為(wei)2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)2MPa)和(he)S2L2(1000MPa)分別代表不同壓力(li)下(xia)液、δ和(he)γ混合(he)(he)相密度(du)隨溫度(du)的變化(hua)規律。當溫度(du)一定時，壓力(li)從0.1MPa 增(zeng)加至1000MPa,混合(he)(he)相密度(du)變化(hua)幅度(du)較大，其主要原因如下(xia)：
a. 加壓(ya)提(ti)高了固(gu)（S1→S2)、液相溫(wen)度(du)（L→L2),使得(de)凝固(gu)區間向高溫(wen)區移動（S,L1S2L2),進(jin)而導致在(zai)溫(wen)度(du)一定時(shi)，混合相中固(gu)相的體積分數(shu)增大，液相體積分數(shu)相應減小。
b. 混合相(xiang)中，固相(xiang)密度（8和γ)大于液相(xiang)密度，且隨壓(ya)力的變化(hua)幅度較小。
此外，凝固(gu)過程中（S1L1和S2L2),密度的波動(dong)主要由相變（L→y;L+δ→Y和L→8)導致各相體積分數(shu)變化所導致。
9. 焓、凝固潛(qian)熱以(yi)及(ji)比熱
焓為(wei)熱力學中表(biao)示物質(zhi)系統能量狀態的一(yi)個狀態參(can)數(shu)，每千克物質(zhi)的焓為(wei)比焓，即
式(shi)中，h為比(bi)焓；m為質量；U為內(nei)能；P為壓力(li)(li)；V為體(ti)積(ji)。由式(shi)（2-186)可(ke)知，當(dang)內(nei)能和(he)質量一定(ding)時(shi)，比(bi)焓h與PV成正比(bi)。當(dang)壓力(li)(li)小于1000MPa時(shi)，加(jia)(jia)壓對(dui)液(ye)相和(he)固相密度的影響(xiang)幾(ji)乎可(ke)以忽略不(bu)計，因而(er)對(dui)體(ti)積(ji)的影響(xiang)微乎其(qi)微。那(nei)么，比(bi)焓主(zhu)要受壓力(li)(li)的影響(xiang)，當(dang)壓力(li)(li)從0.1MPa增加(jia)(jia)至1000MPa時(shi)，比(bi)焓明顯增大(da)，但(dan)當(dang)壓力(li)(li)低于2MPa時(shi)，比(bi)焓幾(ji)乎保持(chi)不(bu)變，如(ru)圖2-106所示。在(zai)凝固過(guo)程(cheng)中（L1S1和(he)L2S2),當(dang)溫度一定(ding)時(shi)，H13整個熱(re)力(li)(li)學體(ti)系的比(bi)焓隨壓力(li)(li)的變化趨勢非常復雜(za)，主(zhu)要原因如(ru)下：
a. 凝固(gu)過程中存在凝固(gu)潛熱(re)的釋放(fang)(fang)，且潛熱(re)釋放(fang)(fang)與(yu)固(gu)相(xiang)體(ti)積分(fen)數直接(jie)相(xiang)關。
b. 當(dang)溫(wen)度一定時，固相(xiang)體積分(fen)數(shu)隨不(bu)同壓力的變化而變化。
根據比(bi)(bi)焓(han)隨溫度的變化(hua)曲(qu)線(xian)，可(ke)得(de)H13的凝(ning)固潛(qian)熱為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)(bi)焓(han)溫度變化(hua)曲(qu)線(xian)的斜率(lv)可(ke)得(de)，液(ye)、固相比(bi)(bi)熱分比(bi)(bi)為822.8J/(kg·K)和679.5J/(kg·K).當壓(ya)力低于(yu)1000MPa時，凝(ning)固潛(qian)熱，液(ye)、固相比(bi)(bi)熱隨壓(ya)力的變化(hua)均可(ke)忽(hu)略不(bu)計，如圖2-106所示(shi)。
