一、氮的固相(xiang)溶解(jie)度模型(xing)
一般而言，不銹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(gao)氮不銹鋼(gang)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(de)(de)正規(gui)溶(rong)體(ti)模(mo)型(xing)，每個狀態（相、間(jian)隙(xi)(xi)溶(rong)液和空位等）可由(you)相應(ying)的(de)(de)能量(liang)表(biao)示，可使(shi)用(yong)兩個晶格，分別當作(zuo)溶(rong)質(zhi)原子和間(jian)隙(xi)(xi)溶(rong)質(zhi)原子。因為(wei)大量(liang)的(de)(de)間(jian)隙(xi)(xi)位置(zhi)不(bu)被占用(yong)，這些空位則被視(shi)為(wei)額(e)外的(de)(de)元素(su)（Va).基于此模(mo)型(xing)，可建(jian)立氮(dan)在固(gu)相高(gao)氮(dan)不(bu)銹鋼體(ti)系中的(de)(de)溶(rong)解度模(mo)型(xing)，以預測氮(dan)在固(gu)相中的(de)(de)平衡氮(dan)含量(liang)或飽和滲氮(dan)量(liang)并分析其影響因素(su)。
考慮到固態與熔體的不同，以Fe-Cr-Mn-N合(he)金體系(xi)為(wei)例，在固態合(he)金中各元(yuan)素的摩爾分數(shu)（xN、xi)可以轉化為(wei)相應(ying)的位(wei)置分數(shu)（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(zai)γ相中固相溶解度(du)模(mo)型的建立
對于Fe-Cr-Mn-N系合金體(ti)系，在固態奧(ao)(ao)氏體(ti)（面心立方(fang)結構）相(xiang)區，氣相(xiang)和奧(ao)(ao)氏體(ti)相(xiang)的平衡方(fang)程可(ke)表(biao)達為
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系合金體系，在鐵素體相(xiang)（體心立方(fang)結構(gou)）中(zhong)，鐵晶格中(zhong)每個填入間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置(zhi)的(de)氮原(yuan)子都會(hui)阻礙該間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置(zhi)的(de)最近鄰(lin)的(de)三(san)個間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置(zhi)被其他(ta)氮原(yuan)子占據。因(yin)此，氣相(xiang)與鐵素體相(xiang)的(de)平衡方(fang)程可表(biao)達為下式(shi)：
3. 合(he)金(jin)中奧氏體(ti)數量和(he)液(ye)相線的確定
明(ming)確合金凝固過(guo)程的(de)(de)相(xiang)轉變，是通過(guo)模(mo)型計算(suan)氮固相(xiang)溶解度(du)的(de)(de)一個重(zhong)要(yao)基(ji)礎。其中，確定鋼種的(de)(de)液相(xiang)線溫度(du)TL和奧氏(shi)體(ti)(ti)與鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)的(de)(de)數量或比例(li)尤為重(zhong)要(yao)。近年來(lai)，研究人員(yuan)利用熱力(li)(li)學(xue)數據(ju)計算(suan)了(le)合金元素(su)與相(xiang)平衡的(de)(de)關系(xi)，以鋼的(de)(de)化學(xue)成分和熱處理溫度(du)作為計算(suan)奧氏(shi)體(ti)(ti)數量的(de)(de)基(ji)礎，根據(ju)SGTE熱力(li)(li)學(xue)數據(ju)庫進(jin)行計算(suan)，得出奧氏(shi)體(ti)(ti)線性方程式(shi)如下(xia)：
根據(ju)鋼(gang)的化學(xue)成分和(he)固(gu)溶(rong)溫度，按(an)此方程式即可計(ji)(ji)算出在不同溫度下的奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)數量，計(ji)(ji)算數據(ju)與實(shi)驗(yan)(yan)結果吻合(he)得(de)很(hen)(hen)好(hao)。吳忠(zhong)忠(zhong)等利用(yong)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)線(xian)性(xing)方程和(he)固(gu)溶(rong)實(shi)驗(yan)(yan)研究了不同固(gu)溶(rong)溫度下各相的含量，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)線(xian)性(xing)方程理(li)論計(ji)(ji)算的奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)數量與實(shi)驗(yan)(yan)值吻合(he)得(de)很(hen)(hen)好(hao)，精確(que)度很(hen)(hen)高。
利(li)用(yong)固相(xiang)氮溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)模(mo)型，可以(yi)方便地計(ji)算(suan)出Fe-Cr-Mn-N系合金在(zai)(zai)各溫(wen)度(du)(du)區(qu)間的(de)氮溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)曲(qu)線(xian)。通過(guo)擬(ni)合前人的(de)研(yan)究(jiu)(jiu)成果和(he)奧(ao)氏體(ti)線(xian)性方程，可以(yi)確(que)定固相(xiang)中鐵素體(ti)含量(liang)為(wei)80%是(shi)鐵素體(ti)和(he)奧(ao)氏體(ti)的(de)理論(lun)分界點(dian)，鐵素體(ti)含量(liang)大于80%為(wei)鐵素體(ti)區(qu)域，該分界點(dian)即(ji)為(wei)氮溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)曲(qu)線(xian)上鐵素體(ti)全部轉變為(wei)奧(ao)氏體(ti)的(de)拐點(dian)。根據鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)液相(xiang)線(xian)溫(wen)度(du)(du)，可以(yi)方便地確(que)定氮溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)曲(qu)線(xian)上由液相(xiang)轉變為(wei)鐵素體(ti)的(de)拐點(dian)溫(wen)度(du)(du)。鋼(gang)(gang)種(zhong)不(bu)同(tong)，液相(xiang)線(xian)溫(wen)度(du)(du)的(de)表達式也不(bu)盡相(xiang)同(tong)［54].在(zai)(zai)本研(yan)究(jiu)(jiu)中采用(yong)下式來計(ji)算(suan)鋼(gang)(gang)種(zhong)的(de)液相(xiang)線(xian)溫(wen)度(du)(du)TL.
4. 氮的固相溶解度模型的驗(yan)證
利用前人實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)數(shu)據，驗(yan)(yan)(yan)(yan)證氮(dan)的(de)固相(xiang)溶(rong)解(jie)度(du)模型(xing)(xing)的(de)準(zhun)確性。李光強等對氮(dan)在合(he)金體系中的(de)溶(rong)解(jie)度(du)進行(xing)(xing)了實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)研究，直接(jie)用高(gao)純(chun)氮(dan)氣(qi)在1473K、0.1MPa下高(gao)溫電(dian)阻爐(lu)內進行(xing)(xing)滲氮(dan)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)，爐(lu)管兩(liang)端封(feng)閉以形成穩定(ding)的(de)氣(qi)氛(fen)。該(gai)研究的(de)實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)鋼種成分(fen)和固相(xiang)滲氮(dan)后的(de)氮(dan)含量見表(biao)2-10。利用上(shang)述氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)模型(xing)(xing)進行(xing)(xing)計(ji)算，其理論(lun)計(ji)算值與實(shi)(shi)(shi)驗(yan)(yan)(yan)(yan)值比較如圖2-43所(suo)示，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)的(de)模型(xing)(xing)計(ji)算值與測量值吻(wen)合(he)良(liang)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(li)條件下(xia)，進行了低溫奧氏體(ti)、高溫奧氏體(ti)和δ-Fe的固相(xiang)滲氮實驗研(yan)究。本模(mo)型的計算(suan)結果與其實驗結果的對比見圖2-44和圖2-45。從圖中可以看到，實驗值與模(mo)型的計算(suan)值吻合得很好(hao)，尤其在δ-Fe相(xiang)吻合得更好。但(dan)對于(yu)Fe17.26 Cr6.42Mn合金體(ti)系(xi)在(zai)奧氏體(ti)相(xiang)中的(de)實驗(yan)點(dian)偏離計算曲(qu)線較(jiao)大，如圖2-44(a)所示。這(zhe)可(ke)能是由于(yu)在(zai)建(jian)立模型的(de)過程中忽略了(le)δ-Fe相和γ奧(ao)氏體兩相共存階段(duan)溶(rong)解度的計算，導致(zhi)模型的計算值(zhi)與實驗(yan)值(zhi)存在一定的偏(pian)差(cha)。
二、固相(xiang)合金(jin)體系中氮(dan)溶解度(du)模(mo)型的(de)相(xiang)關研究
面心立方結構鐵(tie)中(zhong)氮的濃度可由奧氏體相(xiang)與(yu)氮氣之(zhi)間的平衡實驗得到(dao)，目前多數實驗都在(zai)912~1394℃范圍內，當溫度更高時，固體表面的氣體成分具有明顯(xian)的不確(que)定性(xing)。Hillert和Jarl、曲英和Wada-Pehlk等(deng)分別給出了鐵(tie)中(zhong)氮濃度與(yu)溫度和氮氣壓力的關系式：
Tsuchiyama等將厚度為(wei)0.25~3.0mm的Fe-Cr-Mn 系合(he)金(jin)(jin)試(shi)樣(yang)(yang)置于0.1MPa的氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣氛(fen)中(zhong)，在1473K溫(wen)度下(xia)(xia)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)。滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)60min后，厚度為(wei)0.25mm的Fe12.5Cr 合(he)金(jin)(jin)試(shi)樣(yang)(yang)中(zhong)滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)反應達到(dao)平(ping)衡，試(shi)樣(yang)(yang)的平(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)達到(dao)了0.30%,并(bing)且試(shi)樣(yang)(yang)的平(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)隨著合(he)金(jin)(jin)中(zhong)鉻、錳元素含(han)(han)量(liang)的增(zeng)加而逐漸增(zeng)加，對于實(shi)驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)金(jin)(jin)，滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)反應平(ping)衡后試(shi)樣(yang)(yang)的平(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)達到(dao)1.95%.此(ci)外，對固態滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)時鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的溶解度計算(suan)模(mo)型進行(xing)了簡化，并(bing)通(tong)過(guo)固相滲(shen)氮(dan)(dan)(dan)(dan)實(shi)驗數據進行(xing)修正，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣壓力(li)下(xia)(xia)Fe-Cr-Mn系不銹鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶解度的近似表達式(shi)：
在前人(ren)研究(jiu)的(de)(de)基礎上，Kunze和Rothe[50]計算和推導了氮在奧氏體Fe-Cr-Mn合金(jin)中的(de)(de)溶解度，氮的(de)(de)活度系數(shu)YN(以摩爾分(fen)數(shu)表(biao)示）與溫度及氮在合金(jin)中的(de)(de)摩爾分(fen)數(shu)xN存在如下(xia)關(guan)系：
表2-11給出了(le)1000~1200℃范圍(wei)內，N與合金元素Cr、Mn的活(huo)度相互作用系(xi)數(shu)和溫度之間的關(guan)系(xi)。根據(ju)Wagner模型，超額吉布斯自(zi)由能可以用活(huo)度相互作用系(xi)數(shu)表示為
三、固相合金體系中(zhong)氮溶解度的影響因素
利用已建(jian)立的(de)氮(dan)在固(gu)(gu)相不(bu)銹鋼(gang)中的(de)溶解(jie)度(du)模型，可(ke)得出(chu)高氮(dan)不(bu)銹鋼(gang)在凝固(gu)(gu)過(guo)程中隨溫度(du)變化時氮(dan)在不(bu)同相區的(de)溶解(jie)度(du)變化曲線，以明(ming)晰氮(dan)氣分壓和鉻(ge)、錳等典(dian)型合金元素對氮(dan)溶解(jie)的(de)影響。
研究結果表明，在(zai)凝固(gu)過程(cheng)中氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)受(shou)相(xiang)(xiang)(xiang)轉變的(de)(de)影響明顯，在(zai)相(xiang)(xiang)(xiang)變點處氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)會有突變。隨著(zhu)鋼液溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)降(jiang)低，氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)會逐(zhu)漸增加；在(zai)凝固(gu)初期，δ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)產生(sheng)導致氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)急劇降(jiang)低；當鋼中開(kai)始析出γ相(xiang)(xiang)(xiang)時，氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)又會增大(da)(da)，并且隨著(zhu)γ相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)增多(duo)，氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)逐(zhu)漸增大(da)(da)。固(gu)液兩相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)氮(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)最小(xiao)，在(zai)析出的(de)(de)高溫(wen)鐵(tie)素體與(yu)液相(xiang)(xiang)(xiang)界面處最容(rong)易(yi)產生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣泡。在(zai)實際冶煉過程(cheng)中，8相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)決定了(le)在(zai)凝固(gu)過程(cheng)中是否(fou)產生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔。
1. 氮(dan)氣壓(ya)力對合金體(ti)系氮(dan)溶解度的影響
我們利用(yong)建(jian)立(li)的(de)氮(dan)(dan)在不銹鋼(gang)熔(rong)(rong)體中及氮(dan)(dan)在γ相(xiang)(xiang)(xiang)、δ相(xiang)(xiang)(xiang)和(he)α相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)溶解度(du)(du)模型，對Fe-18Cr-18Mn合金(jin)(jin)體系在不同(tong)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)（0.02MPa、0.1MPa和(he)0.6MPa)條件(jian)下(xia)，氮(dan)(dan)在該合金(jin)(jin)體系不同(tong)相(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)溶解度(du)(du)進(jin)行了計算，結果如圖2-46所示(shi)。隨著體系氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)的(de)增(zeng)加，δ-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)逐漸減(jian)小，當氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)增(zeng)至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)完全(quan)消(xiao)失，凝(ning)固(gu)過(guo)程中氮(dan)(dan)直接由(you)液相(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)入(ru)γ奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)。提高(gao)體系氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)不僅可以提高(gao)各相(xiang)(xiang)(xiang)中氮(dan)(dan)的(de)溶解度(du)(du)，還可以減(jian)小δ-Fe區(qu)域，有效地抑制凝(ning)固(gu)過(guo)程中氮(dan)(dan)的(de)析出。目(mu)前，常見的(de)高(gao)氮(dan)(dan)鋼(gang)制備(bei)工藝(yi)基(ji)本上都是采用(yong)增(zeng)加氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)，如高(gao)壓(ya)(ya)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下(xia)的(de)感應熔(rong)(rong)煉、高(gao)壓(ya)(ya)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下(xia)的(de)電渣重(zhong)熔(rong)(rong)、高(gao)壓(ya)(ya)電弧(hu)爐熔(rong)(rong)煉等。
2. 合(he)金成分對合(he)金體系(xi)氮溶解度的影(ying)響
研究表明，Cr、Mn等常(chang)用合(he)(he)金(jin)元素(su)均能(neng)增(zeng)大氮(dan)(dan)的固(gu)相溶(rong)解度(du)(du)。為了探究合(he)(he)金(jin)元素(su)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)對氮(dan)(dan)固(gu)相溶(rong)解度(du)(du)的影(ying)響(xiang)規律，Tsuchiyama等基(ji)于實驗繪制了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓力(li)下Fe-Cr和Fe-Mn二元合(he)(he)金(jin)的平衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)與Cr或Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)的關系［圖(tu)2-47(a)].結果表明，提高(gao)兩種元素(su)的含(han)(han)(han)量(liang)(liang)都增(zeng)加(jia)了氮(dan)(dan)的溶(rong)解度(du)(du)，其中Cr元素(su)較Mn元素(su)更能(neng)有(you)效地(di)增(zeng)加(jia)鋼(gang)中氮(dan)(dan)的溶(rong)解度(du)(du)。例如(ru)，添加(jia)23%Cr可增(zeng)加(jia)平衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)至超高(gao)氮(dan)(dan)（1%N)的水平，而添加(jia)25%Mn時平衡(heng)氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)也僅能(neng)達到0.15%。圖(tu)2-47(b)所示的等氮(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)圖(tu)也證實了這一點，達到相同的氮(dan)(dan)固(gu)相溶(rong)解度(du)(du)所需的Cr含(han)(han)(han)量(liang)(liang)明顯低于Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)。
即便如此，Mn也(ye)是(shi)(shi)高(gao)(gao)氮鋼中一(yi)(yi)種重要的(de)(de)(de)合金(jin)元(yuan)素(su)(su)，因此，Cr和(he)Mn同時添加對(dui)(dui)平衡氮含(han)量的(de)(de)(de)影響也(ye)是(shi)(shi)研究(jiu)的(de)(de)(de)重點之一(yi)(yi)。圖2-47(a)進一(yi)(yi)步(bu)出了(le)Fe-20Mn-Cr三元(yuan)基(ji)合金(jin)中的(de)(de)(de)平衡氮含(han)量與Cr含(han)量的(de)(de)(de)關(guan)系(xi)。值(zhi)得注意(yi)的(de)(de)(de)是(shi)(shi)，在(zai)Fe-20Mn-Cr合金(jin)中實驗測(ce)量的(de)(de)(de)氮含(han)量，遠高(gao)(gao)于Fe-20Mn與Fe-Cr系(xi)氮溶(rong)(rong)解(jie)度的(de)(de)(de)加和(he)。這意(yi)味(wei)著Cr和(he)Mn的(de)(de)(de)協同作用(yong)顯著提高(gao)(gao)了(le)鋼中氮的(de)(de)(de)溶(rong)(rong)解(jie)度。這反映了(le)Cr、Mn和(he)N這三種元(yuan)素(su)(su)之間存在(zai)相(xiang)(xiang)互作用(yong)，具體表現為溶(rong)(rong)解(jie)度表達式中Cr、Mn元(yuan)素(su)(su)對(dui)(dui)N的(de)(de)(de)二階交叉活度相(xiang)(xiang)互作用(yong)系(xi)數較大。
除了合(he)金(jin)元素含量對氮溶(rong)解度高低的影(ying)響(xiang)(xiang)，不銹鋼中(zhong)不同合(he)金(jin)元素對凝固過程中(zhong)不同相區氮溶(rong)解度的變化(hua)也(ye)具有顯著的影(ying)響(xiang)(xiang)，一般(ban)可(ke)分(fen)為兩大類進行討論，即鐵素體(ti)形(xing)成(cheng)元素（Cr、Mo和(he)(he)Si等(deng)）和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)形(xing)成(cheng)元素（Ni、Mn、C和(he)(he)N等(deng)）。
在0.1MPa下幾種(zhong)Fe-Cr合金(jin)中(zhong)氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)隨著(zhu)溫(wen)度(du)變化(hua)的規律如(ru)圖2-42所(suo)示。存(cun)在如(ru)下特點：隨著(zhu)凝固的進(jin)行，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)在8-Fe 區(qu)域(yu)出現突(tu)降，到奧(ao)氏(shi)體(ti)區(qu)域(yu)氮(dan)(dan)含量又急劇增(zeng)加(jia)。隨著(zhu)合金(jin)中(zhong)Cr含量的增(zeng)加(jia)，氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)快速上升，但在各溫(wen)度(du)范(fan)圍中(zhong)的上升幅(fu)度(du)不(bu)同(tong)，尤其在奧(ao)氏(shi)體(ti)區(qu)的升幅(fu)特別大。當Cr含量高于8.1%時(shi)，奧(ao)氏(shi)體(ti)區(qu)的氮(dan)(dan)溶(rong)(rong)解度(du)已明顯大于相(xiang)應液相(xiang)中(zhong)氮(dan)(dan)的溶(rong)(rong)解度(du)。同(tong)時(shi)，隨著(zhu)Cr含量的提高，凝固過程中(zhong)8-Fe區(qu)域(yu)也逐漸增(zeng)大。
相(xiang)(xiang)(xiang)反地，鋼(gang)中(zhong)的(de)奧(ao)氏(shi)體形(xing)(xing)成(cheng)元素，可(ke)使(shi)凝(ning)(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong) δ-Fe 區(qu)域(yu)逐漸(jian)減小。圖(tu)2-48(a)為不同Mn含(han)量鋼(gang)（合(he)(he)金成(cheng)分見表(biao)2-12)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)解度(du)隨(sui)溫度(du)變化的(de)曲線。結果(guo)(guo)表(biao)明(ming)：隨(sui)著Mn含(han)量的(de)提(ti)高，在(zai)液相(xiang)(xiang)(xiang)與固相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)解度(du)也會隨(sui)之增大(da)；Mn是強奧(ao)氏(shi)體形(xing)(xing)成(cheng)元素，隨(sui)著Mn含(han)量的(de)提(ti)高，凝(ning)(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)8相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)逐漸(jian)減小，甚至可(ke)能消失。從(cong)圖(tu)中(zhong)8.0%Mn鋼(gang)的(de)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度(du)計算(suan)結果(guo)(guo)可(ke)以看出(chu)，在(zai)凝(ning)(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)未出(chu)現(xian)8相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)。同時，利用(yong)建(jian)立的(de)固相(xiang)(xiang)(xiang)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)解度(du)模型對(dui)Fe-4Cr-16Mn合(he)(he)金進行了(le)計算(suan)，結果(guo)(guo)如圖(tu)2-48(b)所示。從(cong)圖(tu)中(zhong)可(ke)以看出(chu)，在(zai)Fe-4Cr-16Mn合(he)(he)金體系(xi)從(cong)液相(xiang)(xiang)(xiang)凝(ning)(ning)(ning)固的(de)過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)也沒有出(chu)現(xian)δ-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)，與文(wen)獻中(zhong)報道(dao)一(yi)致。因此，適當提(ti)高合(he)(he)金體系(xi)中(zhong)奧(ao)氏(shi)體形(xing)(xing)成(cheng)元素的(de)含(han)量，有助于減少(shao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在(zai)其凝(ning)(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)的(de)析出(chu)趨(qu)勢(shi)，從(cong)而有效避(bi)免高氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)鋼(gang)在(zai)凝(ning)(ning)(ning)固過(guo)程(cheng)(cheng)(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣孔的(de)形(xing)(xing)成(cheng)。
