一、氮的(de)固相溶解(jie)度模型
一般而言，不銹(xiu)鋼熔體在凝固過程中首先生成δ-Fe相，而氮在δ-Fe中的溶解度遠低于在液相和奧氏體相中的溶解度（如圖2-42所示，容易使鋼中的氮析出并形成氮氣孔。因此，探究影響固相中氮溶解度的因素，并建立合理的固相溶解度模型，對高氮不(bu)銹鋼的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根據 Hillert和Staffansson的正規(gui)溶體模型(xing)，每個狀態（相、間隙(xi)溶液和空(kong)位(wei)(wei)(wei)等(deng)）可由相應(ying)的能量表(biao)示，可使用兩個晶格，分(fen)(fen)別當作溶質(zhi)原子(zi)和間隙(xi)溶質(zhi)原子(zi)。因為大量的間隙(xi)位(wei)(wei)(wei)置不(bu)(bu)被占(zhan)用，這些空(kong)位(wei)(wei)(wei)則被視為額外的元素(su)（Va).基于此模型(xing)，可建立(li)氮(dan)在固(gu)相高氮(dan)不(bu)(bu)銹鋼體系中的溶解度(du)模型(xing)，以預測氮(dan)在固(gu)相中的平衡氮(dan)含量或飽和滲氮(dan)量并(bing)分(fen)(fen)析其影響因素(su)。
考慮(lv)到固態(tai)與熔體(ti)的(de)不(bu)同，以Fe-Cr-Mn-N合金體(ti)系為例，在固態(tai)合金中各元(yuan)素的(de)摩爾分數（xN、xi)可以轉化為相應的(de)位置分數（yN、yi):
由于固相體系中氮的溶解度與晶體結構、間隙原子晶格位置等密切相關，需要分別針對典型的γ、δ和α相區建立氮溶解度模型。
1. 氮在γ相(xiang)中固相(xiang)溶解度模型的建立
對(dui)于Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在固態奧(ao)氏體（面心立方結構(gou)）相(xiang)區，氣相(xiang)和(he)奧(ao)氏體相(xiang)的平衡(heng)方程(cheng)可表達(da)為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對于Fe-Cr-Mn-N系合(he)金體系，在(zai)鐵(tie)素體相(xiang)（體心立方結構）中(zhong)，鐵(tie)晶格中(zhong)每個填入(ru)間隙位(wei)置的(de)(de)氮原子(zi)(zi)都會(hui)阻礙該間隙位(wei)置的(de)(de)最近鄰的(de)(de)三個間隙位(wei)置被(bei)其他氮原子(zi)(zi)占據。因此，氣相(xiang)與鐵(tie)素體相(xiang)的(de)(de)平衡方程可表達為下式：
3. 合金中奧氏體數量和液相線的確定(ding)
明(ming)確合金凝固(gu)過程(cheng)的(de)相(xiang)轉變(bian)，是通過模型計算氮固(gu)相(xiang)溶解度(du)的(de)一個重要基礎。其中，確定(ding)鋼種的(de)液相(xiang)線溫(wen)度(du)TL和奧氏體與鐵(tie)素體的(de)數(shu)(shu)(shu)量或比例尤為(wei)重要。近年來(lai)，研究人(ren)員利用(yong)熱力(li)學(xue)數(shu)(shu)(shu)據(ju)計算了(le)合金元素與相(xiang)平衡(heng)的(de)關系(xi)，以(yi)鋼的(de)化學(xue)成分和熱處理(li)溫(wen)度(du)作為(wei)計算奧氏體數(shu)(shu)(shu)量的(de)基礎，根據(ju)SGTE熱力(li)學(xue)數(shu)(shu)(shu)據(ju)庫進行計算，得出奧氏體線性方程(cheng)式如下：
根據鋼的化(hua)學(xue)成分和固(gu)溶溫度，按此方(fang)程式即可計算(suan)出在不同溫度下(xia)的奧(ao)氏(shi)體(ti)數(shu)(shu)量，計算(suan)數(shu)(shu)據與實驗結果吻合(he)得很(hen)好。吳忠(zhong)忠(zhong)等(deng)利用奧(ao)氏(shi)體(ti)線性方(fang)程和固(gu)溶實驗研究了不同固(gu)溶溫度下(xia)各相的含量，奧(ao)氏(shi)體(ti)線性方(fang)程理論計算(suan)的奧(ao)氏(shi)體(ti)數(shu)(shu)量與實驗值(zhi)吻合(he)得很(hen)好，精(jing)確度很(hen)高。
利用固相(xiang)氮溶解(jie)度模型(xing)，可(ke)以(yi)方便(bian)地(di)計算(suan)出Fe-Cr-Mn-N系合金(jin)在各(ge)溫(wen)度區間的氮溶解(jie)度曲線(xian)(xian)。通(tong)過擬合前人的研究(jiu)成果和奧氏(shi)體(ti)線(xian)(xian)性方程，可(ke)以(yi)確定固相(xiang)中鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)含量(liang)為(wei)(wei)80%是鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)和奧氏(shi)體(ti)的理論分界點(dian)，鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)含量(liang)大(da)于80%為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)區域(yu)，該分界點(dian)即為(wei)(wei)氮溶解(jie)度曲線(xian)(xian)上(shang)(shang)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)全(quan)部轉(zhuan)變為(wei)(wei)奧氏(shi)體(ti)的拐點(dian)。根據鋼種的液(ye)相(xiang)線(xian)(xian)溫(wen)度，可(ke)以(yi)方便(bian)地(di)確定氮溶解(jie)度曲線(xian)(xian)上(shang)(shang)由液(ye)相(xiang)轉(zhuan)變為(wei)(wei)鐵(tie)(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)的拐點(dian)溫(wen)度。鋼種不同，液(ye)相(xiang)線(xian)(xian)溫(wen)度的表達式也(ye)不盡相(xiang)同［54].在本研究(jiu)中采用下(xia)式來計算(suan)鋼種的液(ye)相(xiang)線(xian)(xian)溫(wen)度TL.
4. 氮的(de)固(gu)相溶解度模型的(de)驗(yan)證
利用(yong)前人實驗(yan)(yan)(yan)數(shu)據，驗(yan)(yan)(yan)證氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)固(gu)相溶解(jie)度(du)(du)模型的(de)準確性。李(li)光強等對氮(dan)(dan)(dan)(dan)在合金體系(xi)中的(de)溶解(jie)度(du)(du)進行了實驗(yan)(yan)(yan)研究，直接(jie)用(yong)高純氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣在1473K、0.1MPa下高溫電阻爐(lu)(lu)內進行滲氮(dan)(dan)(dan)(dan)實驗(yan)(yan)(yan)，爐(lu)(lu)管兩端封(feng)閉以形成穩定的(de)氣氛。該研究的(de)實驗(yan)(yan)(yan)鋼種成分和固(gu)相滲氮(dan)(dan)(dan)(dan)后的(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含量見表(biao)2-10。利用(yong)上述氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)模型進行計算(suan)(suan)，其(qi)理論計算(suan)(suan)值(zhi)(zhi)與(yu)實驗(yan)(yan)(yan)值(zhi)(zhi)比較如圖2-43所示，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)的(de)模型計算(suan)(suan)值(zhi)(zhi)與(yu)測量值(zhi)(zhi)吻合良好。
Kunze等對(dui)Fe17.26Cr6.42Mn和Fe20.53Cr11.63Mn合(he)金體(ti)系在不同氮氣壓力條件(jian)下(xia)，進行了低溫奧氏(shi)體(ti)、高溫奧氏(shi)體(ti)和δ-Fe的(de)固(gu)相滲氮(dan)實驗研究。本模型的(de)計(ji)算(suan)結果與其實驗結果的(de)對比見圖(tu)2-44和圖(tu)2-45。從圖(tu)中(zhong)可以看到，實驗值(zhi)與模型的(de)計(ji)算(suan)值(zhi)吻(wen)合得(de)很(hen)好，尤其在δ-Fe相吻合得更好(hao)。但對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系在奧氏(shi)體相中(zhong)的實驗點偏離計算曲線較(jiao)大，如圖2-44(a)所示(shi)。這可(ke)能是由于(yu)在建(jian)立(li)模型的過程中(zhong)忽略了(le)δ-Fe相(xiang)和γ奧(ao)氏體(ti)兩相(xiang)共存階段溶解(jie)度的(de)計算(suan)，導致模型的(de)計算(suan)值(zhi)與(yu)實驗值(zhi)存在一(yi)定的(de)偏差(cha)。
二、固相(xiang)(xiang)合金(jin)體系中氮溶解度模型的(de)相(xiang)(xiang)關研究
面心立方(fang)結(jie)構鐵(tie)中氮的(de)濃(nong)度可由(you)奧氏體(ti)(ti)相與氮氣(qi)之間的(de)平衡實驗得到，目前多數實驗都(dou)在912~1394℃范圍內，當(dang)溫(wen)度更高時，固體(ti)(ti)表(biao)面的(de)氣(qi)體(ti)(ti)成(cheng)分具有明顯的(de)不確定性。Hillert和Jarl、曲英(ying)和Wada-Pehlk等分別給出了鐵(tie)中氮濃(nong)度與溫(wen)度和氮氣(qi)壓力的(de)關(guan)系(xi)式：
Tsuchiyama等(deng)將厚度為0.25~3.0mm的Fe-Cr-Mn 系合(he)(he)金試(shi)樣(yang)置于(yu)0.1MPa的氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣氛中，在1473K溫度下滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)。滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)60min后，厚度為0.25mm的Fe12.5Cr 合(he)(he)金試(shi)樣(yang)中滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)反(fan)應(ying)達(da)到平(ping)衡(heng)，試(shi)樣(yang)的平(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)量達(da)到了0.30%,并(bing)且試(shi)樣(yang)的平(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)量隨著合(he)(he)金中鉻、錳(meng)元(yuan)素含(han)量的增加(jia)而逐漸(jian)增加(jia)，對(dui)于(yu)實(shi)驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)(he)金，滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)反(fan)應(ying)平(ping)衡(heng)后試(shi)樣(yang)的平(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)量達(da)到1.95%.此外，對(dui)固(gu)態滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)時(shi)鋼中氮(dan)(dan)(dan)(dan)的溶(rong)解度計算模型進(jin)行(xing)了簡化，并(bing)通過固(gu)相滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)實(shi)驗數據進(jin)行(xing)修正(zheng)，給(gei)出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣壓力下Fe-Cr-Mn系不銹鋼中氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度的近似表達(da)式(shi)：
在(zai)前人(ren)研究的(de)基礎上，Kunze和Rothe[50]計算和推導了氮(dan)在(zai)奧氏體Fe-Cr-Mn合(he)金(jin)中(zhong)的(de)溶解度，氮(dan)的(de)活(huo)度系(xi)數(shu)(shu)YN(以摩(mo)爾分數(shu)(shu)表(biao)示(shi)）與(yu)溫度及氮(dan)在(zai)合(he)金(jin)中(zhong)的(de)摩(mo)爾分數(shu)(shu)xN存在(zai)如下關系(xi)：
表(biao)2-11給出了1000~1200℃范圍(wei)內，N與(yu)合金元素Cr、Mn的活度(du)相互作用(yong)系(xi)數和溫度(du)之間的關(guan)系(xi)。根據Wagner模型(xing)，超額(e)吉布斯自由(you)能可以(yi)用(yong)活度(du)相互作用(yong)系(xi)數表(biao)示為
三(san)、固相合(he)金(jin)體(ti)系中氮溶解度的影響因素
利用(yong)已建立的氮在固相不銹鋼中的溶解度(du)模型，可得出(chu)高氮不銹鋼在凝(ning)固過程中隨溫(wen)度(du)變化時氮在不同相區的溶解度(du)變化曲(qu)線，以明(ming)晰(xi)氮氣(qi)分(fen)壓和鉻、錳(meng)等典型合金(jin)元素(su)對(dui)氮溶解的影響(xiang)。
研究結果表明(ming)，在(zai)凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)受相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響明(ming)顯，在(zai)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)點處(chu)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)會(hui)有突變(bian)。隨著鋼液(ye)溫度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降低，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)會(hui)逐漸(jian)增(zeng)加；在(zai)凝(ning)固(gu)初(chu)期，δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)產(chan)(chan)生(sheng)導(dao)致(zhi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)急劇降低；當鋼中(zhong)(zhong)開始析(xi)出γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)時，氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)又會(hui)增(zeng)大，并且(qie)隨著γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)多，氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)逐漸(jian)增(zeng)大。固(gu)液(ye)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度(du)(du)最(zui)小，在(zai)析(xi)出的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高溫鐵素體(ti)與液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)界面處(chu)最(zui)容易產(chan)(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣泡(pao)。在(zai)實際冶煉過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)，8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)決定了在(zai)凝(ning)固(gu)過(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)是否產(chan)(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔。
1. 氮氣(qi)壓(ya)力(li)對合(he)金體系氮溶解(jie)度的(de)影(ying)響
我們利用建立的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在不(bu)銹鋼熔(rong)體中(zhong)(zhong)(zhong)及氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在γ相(xiang)、δ相(xiang)和(he)α相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)解度模(mo)型(xing)，對Fe-18Cr-18Mn合(he)(he)金體系(xi)在不(bu)同(tong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓力(li)(li)（0.02MPa、0.1MPa和(he)0.6MPa)條件下，氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在該合(he)(he)金體系(xi)不(bu)同(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)(de)溶(rong)解度進行了計算(suan)，結果如圖2-46所示。隨著體系(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓力(li)(li)的(de)(de)增(zeng)加(jia)，δ-Fe相(xiang)區逐漸減小，當氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓力(li)(li)增(zeng)至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)完全消失，凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)直接由液(ye)相(xiang)進入γ奧氏(shi)體相(xiang)區。提高體系(xi)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓力(li)(li)不(bu)僅(jin)可以提高各相(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解度，還可以減小δ-Fe區域，有效地(di)抑(yi)制凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)析(xi)出。目前，常見(jian)的(de)(de)高氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)鋼制備工藝基(ji)本(ben)上都是采用增(zeng)加(jia)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)壓力(li)(li)，如高壓氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)氣(qi)氛(fen)下的(de)(de)感(gan)應(ying)熔(rong)煉(lian)、高壓氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣(qi)氣(qi)氛(fen)下的(de)(de)電渣重(zhong)熔(rong)、高壓電弧爐熔(rong)煉(lian)等。
2. 合金(jin)成分對合金(jin)體系氮(dan)溶(rong)解度的影(ying)響
研究(jiu)表(biao)明(ming)，Cr、Mn等(deng)常用合(he)金元素均能增(zeng)大(da)氮(dan)(dan)的(de)(de)固相(xiang)溶(rong)解度(du)(du)。為(wei)了(le)探(tan)究(jiu)合(he)金元素含(han)(han)量對氮(dan)(dan)固相(xiang)溶(rong)解度(du)(du)的(de)(de)影響規律，Tsuchiyama等(deng)基于(yu)實(shi)驗(yan)繪制了(le)1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓力下(xia)Fe-Cr和Fe-Mn二元合(he)金的(de)(de)平(ping)(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)量與Cr或(huo)Mn含(han)(han)量的(de)(de)關系［圖2-47(a)].結果表(biao)明(ming)，提高兩種元素的(de)(de)含(han)(han)量都增(zeng)加了(le)氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解度(du)(du)，其中Cr元素較Mn元素更能有效(xiao)地(di)增(zeng)加鋼中氮(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)解度(du)(du)。例如，添加23%Cr可增(zeng)加平(ping)(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)量至超高氮(dan)(dan)（1%N)的(de)(de)水平(ping)(ping)，而添加25%Mn時平(ping)(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)量也僅能達到0.15%。圖2-47(b)所示的(de)(de)等(deng)氮(dan)(dan)含(han)(han)量圖也證實(shi)了(le)這一點，達到相(xiang)同的(de)(de)氮(dan)(dan)固相(xiang)溶(rong)解度(du)(du)所需的(de)(de)Cr含(han)(han)量明(ming)顯低于(yu)Mn含(han)(han)量。
即便(bian)如(ru)此(ci)，Mn也是(shi)高氮(dan)鋼中一種(zhong)重(zhong)要的合金(jin)元素(su)，因此(ci)，Cr和(he)Mn同時添(tian)加對平(ping)衡(heng)氮(dan)含量(liang)(liang)的影(ying)響也是(shi)研究(jiu)的重(zhong)點之一。圖2-47(a)進(jin)一步出了Fe-20Mn-Cr三元基合金(jin)中的平(ping)衡(heng)氮(dan)含量(liang)(liang)與Cr含量(liang)(liang)的關系(xi)。值得注意的是(shi)，在Fe-20Mn-Cr合金(jin)中實驗測量(liang)(liang)的氮(dan)含量(liang)(liang)，遠(yuan)高于Fe-20Mn與Fe-Cr系(xi)氮(dan)溶解(jie)度(du)(du)的加和(he)。這(zhe)意味著Cr和(he)Mn的協同作用顯(xian)著提高了鋼中氮(dan)的溶解(jie)度(du)(du)。這(zhe)反映了Cr、Mn和(he)N這(zhe)三種(zhong)元素(su)之間存(cun)在相(xiang)互(hu)作用，具(ju)體表現(xian)為溶解(jie)度(du)(du)表達式中Cr、Mn元素(su)對N的二(er)階(jie)交(jiao)叉活度(du)(du)相(xiang)互(hu)作用系(xi)數(shu)較大。
除(chu)了合金元(yuan)素(su)含量對氮溶解度高低的影響(xiang)(xiang)，不銹鋼中不同合金元(yuan)素(su)對凝固過程(cheng)中不同相區氮溶解度的變化也具有顯著的影響(xiang)(xiang)，一般可(ke)分為兩大類(lei)進(jin)行討論，即鐵素(su)體形成(cheng)元(yuan)素(su)（Cr、Mo和(he)(he)Si等）和(he)(he)奧(ao)氏體形成(cheng)元(yuan)素(su)（Ni、Mn、C和(he)(he)N等）。
在(zai)(zai)0.1MPa下幾種Fe-Cr合金(jin)中(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)隨著(zhu)(zhu)溫度(du)變(bian)化的(de)(de)(de)規律如(ru)圖(tu)2-42所示。存在(zai)(zai)如(ru)下特(te)(te)點：隨著(zhu)(zhu)凝固的(de)(de)(de)進行，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)在(zai)(zai)8-Fe 區(qu)域出現(xian)突降(jiang)，到奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體區(qu)域氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)又急劇增(zeng)加(jia)(jia)。隨著(zhu)(zhu)合金(jin)中(zhong)Cr含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)快速上升(sheng)，但在(zai)(zai)各(ge)溫度(du)范圍(wei)中(zhong)的(de)(de)(de)上升(sheng)幅度(du)不同，尤其在(zai)(zai)奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體區(qu)的(de)(de)(de)升(sheng)幅特(te)(te)別大(da)。當Cr含(han)量(liang)(liang)高(gao)于(yu)8.1%時(shi)，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體區(qu)的(de)(de)(de)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)已(yi)明顯大(da)于(yu)相(xiang)應液相(xiang)中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度(du)。同時(shi)，隨著(zhu)(zhu)Cr含(han)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)提高(gao)，凝固過程中(zhong)8-Fe區(qu)域也逐漸(jian)增(zeng)大(da)。
相(xiang)反地，鋼中(zhong)的(de)(de)(de)(de)奧(ao)(ao)氏(shi)體形(xing)(xing)成元(yuan)素，可使(shi)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong) δ-Fe 區(qu)(qu)域(yu)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao)。圖(tu)2-48(a)為不同Mn含量(liang)(liang)鋼（合(he)金成分見表(biao)2-12)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度隨溫度變化(hua)的(de)(de)(de)(de)曲線。結果表(biao)明：隨著(zhu)Mn含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)提高(gao)，在(zai)(zai)液相(xiang)與(yu)固(gu)(gu)相(xiang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解度也(ye)會(hui)隨之增大；Mn是強奧(ao)(ao)氏(shi)體形(xing)(xing)成元(yuan)素，隨著(zhu)Mn含量(liang)(liang)的(de)(de)(de)(de)提高(gao)，凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)8相(xiang)區(qu)(qu)逐(zhu)漸(jian)減(jian)小(xiao)，甚至可能消失(shi)。從圖(tu)中(zhong)8.0%Mn鋼的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度計(ji)算(suan)(suan)結果可以看(kan)(kan)出(chu)，在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)未出(chu)現8相(xiang)區(qu)(qu)。同時(shi)，利(li)用(yong)建立(li)的(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)相(xiang)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度模型對Fe-4Cr-16Mn合(he)金進行了計(ji)算(suan)(suan)，結果如圖(tu)2-48(b)所示。從圖(tu)中(zhong)可以看(kan)(kan)出(chu)，在(zai)(zai)Fe-4Cr-16Mn合(he)金體系從液相(xiang)凝(ning)固(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)過程(cheng)中(zhong)也(ye)沒(mei)有出(chu)現δ-Fe相(xiang)區(qu)(qu)，與(yu)文獻(xian)中(zhong)報(bao)道(dao)一致。因此，適當提高(gao)合(he)金體系中(zhong)奧(ao)(ao)氏(shi)體形(xing)(xing)成元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)含量(liang)(liang)，有助于(yu)減(jian)少氮(dan)(dan)(dan)在(zai)(zai)其凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)析出(chu)趨(qu)勢，從而有效避(bi)免高(gao)氮(dan)(dan)(dan)鋼在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔的(de)(de)(de)(de)形(xing)(xing)成。
