一、氮的固相(xiang)溶解度模型
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，對高氮不銹(xiu)鋼的成分設計和凝固過程的控制具有重要意義。
根據 Hillert和(he)(he)Staffansson的(de)(de)(de)正規溶體模型(xing)，每(mei)個(ge)(ge)狀態（相、間(jian)隙(xi)溶液和(he)(he)空(kong)位(wei)等）可(ke)由相應的(de)(de)(de)能量表示，可(ke)使用(yong)兩個(ge)(ge)晶格，分別當作(zuo)溶質原子和(he)(he)間(jian)隙(xi)溶質原子。因(yin)為大(da)量的(de)(de)(de)間(jian)隙(xi)位(wei)置(zhi)不被占(zhan)用(yong)，這些空(kong)位(wei)則被視(shi)為額外的(de)(de)(de)元素(su)（Va).基于此模型(xing)，可(ke)建立(li)氮在固(gu)相高氮不銹鋼體系中(zhong)的(de)(de)(de)溶解(jie)度模型(xing)，以預測(ce)氮在固(gu)相中(zhong)的(de)(de)(de)平(ping)衡氮含量或飽和(he)(he)滲氮量并分析其影(ying)響因(yin)素(su)。
考慮到(dao)固(gu)態與(yu)熔(rong)體的(de)不同，以Fe-Cr-Mn-N合(he)金體系為例，在固(gu)態合(he)金中各元素的(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(dan)在γ相中固相溶(rong)解度模型的(de)建立
對于Fe-Cr-Mn-N系合(he)金體系，在(zai)固(gu)態(tai)奧(ao)氏體（面(mian)心立方(fang)結構）相(xiang)區，氣相(xiang)和奧(ao)氏體相(xiang)的平衡方(fang)程可表達為
2. 氮在δ相和α相中固相溶解度模型的建立
對(dui)于Fe-Cr-Mn-N系合金體(ti)系，在鐵(tie)素(su)體(ti)相（體(ti)心立方結構(gou)）中(zhong)，鐵(tie)晶格(ge)中(zhong)每(mei)個填入間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置的氮(dan)(dan)原子都會阻礙該(gai)間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置的最近(jin)鄰的三個間(jian)隙(xi)(xi)位(wei)置被(bei)其他(ta)氮(dan)(dan)原子占(zhan)據。因此，氣相與鐵(tie)素(su)體(ti)相的平衡方程(cheng)可表達為下(xia)式(shi)：
3. 合金中(zhong)奧(ao)氏體數量(liang)和液相線(xian)的確定(ding)
明確合金凝(ning)固(gu)過程的(de)相(xiang)(xiang)轉變，是通過模型計(ji)(ji)算氮固(gu)相(xiang)(xiang)溶解度的(de)一(yi)個重(zhong)要基礎。其中(zhong)，確定鋼種的(de)液相(xiang)(xiang)線(xian)溫度TL和奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)與(yu)鐵素(su)體(ti)的(de)數量或比(bi)例尤(you)為重(zhong)要。近年(nian)來，研究人員(yuan)利用(yong)熱(re)力(li)學數據計(ji)(ji)算了(le)合金元素(su)與(yu)相(xiang)(xiang)平(ping)衡的(de)關(guan)系，以鋼的(de)化學成分和熱(re)處(chu)理溫度作為計(ji)(ji)算奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)數量的(de)基礎，根據SGTE熱(re)力(li)學數據庫進行計(ji)(ji)算，得(de)出(chu)奧(ao)(ao)氏(shi)體(ti)線(xian)性(xing)方程式如下：
根(gen)據鋼的化學成分和固(gu)溶(rong)溫度(du)，按此(ci)方程(cheng)式即(ji)可計(ji)(ji)算出在不同溫度(du)下的奧氏(shi)體數量(liang)，計(ji)(ji)算數據與實驗結果(guo)吻合得很好(hao)。吳忠忠等利(li)用奧氏(shi)體線性方程(cheng)和固(gu)溶(rong)實驗研(yan)究了不同固(gu)溶(rong)溫度(du)下各相(xiang)的含(han)量(liang)，奧氏(shi)體線性方程(cheng)理論(lun)計(ji)(ji)算的奧氏(shi)體數量(liang)與實驗值(zhi)吻合得很好(hao)，精(jing)確度(du)很高。
利用固(gu)相(xiang)氮溶(rong)解度(du)模(mo)型，可以方便地(di)計(ji)算出Fe-Cr-Mn-N系合(he)金在各溫(wen)(wen)度(du)區間的氮溶(rong)解度(du)曲線(xian)(xian)。通(tong)過(guo)擬合(he)前人的研究成果和(he)奧氏體(ti)線(xian)(xian)性方程(cheng)，可以確定固(gu)相(xiang)中(zhong)(zhong)鐵(tie)素體(ti)含量為(wei)80%是(shi)鐵(tie)素體(ti)和(he)奧氏體(ti)的理論(lun)分界(jie)點(dian)，鐵(tie)素體(ti)含量大于80%為(wei)鐵(tie)素體(ti)區域，該分界(jie)點(dian)即為(wei)氮溶(rong)解度(du)曲線(xian)(xian)上(shang)鐵(tie)素體(ti)全部轉變為(wei)奧氏體(ti)的拐(guai)點(dian)。根(gen)據鋼(gang)種(zhong)的液(ye)(ye)相(xiang)線(xian)(xian)溫(wen)(wen)度(du)，可以方便地(di)確定氮溶(rong)解度(du)曲線(xian)(xian)上(shang)由(you)液(ye)(ye)相(xiang)轉變為(wei)鐵(tie)素體(ti)的拐(guai)點(dian)溫(wen)(wen)度(du)。鋼(gang)種(zhong)不同(tong)，液(ye)(ye)相(xiang)線(xian)(xian)溫(wen)(wen)度(du)的表達(da)式(shi)也(ye)不盡相(xiang)同(tong)［54].在本研究中(zhong)(zhong)采用下式(shi)來計(ji)算鋼(gang)種(zhong)的液(ye)(ye)相(xiang)線(xian)(xian)溫(wen)(wen)度(du)TL.
4. 氮的固相溶解度模型的驗證
利用前人實驗(yan)數據，驗(yan)證氮(dan)的(de)固相溶解度(du)(du)(du)模型(xing)的(de)準確性。李(li)光(guang)強等(deng)對氮(dan)在(zai)合金體(ti)系中的(de)溶解度(du)(du)(du)進(jin)行(xing)了實驗(yan)研(yan)究，直接用高(gao)純氮(dan)氣在(zai)1473K、0.1MPa下高(gao)溫(wen)電阻爐(lu)內進(jin)行(xing)滲氮(dan)實驗(yan)，爐(lu)管兩端封閉以形成(cheng)穩定的(de)氣氛。該研(yan)究的(de)實驗(yan)鋼種成(cheng)分和固相滲氮(dan)后(hou)的(de)氮(dan)含量(liang)見表2-10。利用上述氮(dan)溶解度(du)(du)(du)模型(xing)進(jin)行(xing)計算，其理論(lun)計算值(zhi)與實驗(yan)值(zhi)比(bi)較如圖2-43所示，氮(dan)溶解度(du)(du)(du)的(de)模型(xing)計算值(zhi)與測(ce)量(liang)值(zhi)吻(wen)合良好。
Kunze等對(dui)Fe17.26Cr6.42Mn和(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金體(ti)系在不同氮氣壓力條件下，進行了低溫(wen)奧氏體(ti)、高溫(wen)奧氏體(ti)和(he)δ-Fe的(de)固相滲氮實(shi)驗研究。本模型的(de)計(ji)算(suan)結(jie)果(guo)(guo)與其(qi)實(shi)驗結(jie)果(guo)(guo)的(de)對比見圖2-44和圖2-45。從圖中(zhong)可以看到(dao)，實(shi)驗值(zhi)與模型的(de)計(ji)算(suan)值(zhi)吻合得很(hen)好，尤(you)其(qi)在δ-Fe相吻合得(de)更好。但(dan)對于Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系在(zai)奧氏(shi)體相中(zhong)的實驗點偏(pian)離計(ji)算曲(qu)線較大，如圖(tu)2-44(a)所示。這可(ke)能(neng)是由于在(zai)建立模型的過程中(zhong)忽(hu)略了(le)δ-Fe相(xiang)和γ奧氏體兩相(xiang)共存(cun)階段(duan)溶解度的(de)計算(suan)，導致模(mo)型的(de)計算(suan)值與實驗值存(cun)在(zai)一定的(de)偏差。
二、固(gu)相合金體系中氮溶解度模型(xing)的相關(guan)研究
面(mian)心立方結(jie)構鐵中氮的(de)濃度(du)可由奧氏體(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(zai)912~1394℃范圍內，當溫度(du)更(geng)高時(shi)，固(gu)體(ti)表面(mian)的(de)氣(qi)體(ti)成(cheng)分具有明(ming)顯的(de)不確定(ding)性(xing)。Hillert和Jarl、曲英和Wada-Pehlk等分別給出了鐵中氮濃度(du)與溫度(du)和氮氣(qi)壓力的(de)關系(xi)式：
Tsuchiyama等(deng)將厚度為0.25~3.0mm的Fe-Cr-Mn 系合金(jin)試(shi)樣置于0.1MPa的氮(dan)(dan)氣氛中(zhong)，在1473K溫(wen)度下滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)。滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)60min后(hou)，厚度為0.25mm的Fe12.5Cr 合金(jin)試(shi)樣中(zhong)滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)反(fan)應(ying)達(da)到(dao)(dao)(dao)平衡(heng)，試(shi)樣的平均氮(dan)(dan)含量達(da)到(dao)(dao)(dao)了0.30%,并且試(shi)樣的平均氮(dan)(dan)含量隨著合金(jin)中(zhong)鉻、錳元素含量的增加而逐漸增加，對于實驗(yan)Fe24.0Cr20.5Mn合金(jin)，滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)反(fan)應(ying)平衡(heng)后(hou)試(shi)樣的平均氮(dan)(dan)含量達(da)到(dao)(dao)(dao)1.95%.此外，對固態滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)時鋼中(zhong)氮(dan)(dan)的溶解度計算模型(xing)進行了簡化，并通過固相滲(shen)(shen)(shen)(shen)氮(dan)(dan)實驗(yan)數(shu)據進行修正，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)氣壓(ya)力下Fe-Cr-Mn系不(bu)銹(xiu)鋼中(zhong)氮(dan)(dan)溶解度的近似(si)表達(da)式：
在(zai)(zai)前人研究(jiu)的(de)基礎上，Kunze和Rothe[50]計(ji)算和推(tui)導了氮(dan)在(zai)(zai)奧氏(shi)體Fe-Cr-Mn合金中的(de)溶解度，氮(dan)的(de)活度系數YN(以(yi)摩(mo)爾分(fen)數表(biao)示）與溫度及氮(dan)在(zai)(zai)合金中的(de)摩(mo)爾分(fen)數xN存在(zai)(zai)如下(xia)關系：
表2-11給(gei)出了(le)1000~1200℃范圍內，N與合金(jin)元素Cr、Mn的活度(du)相(xiang)互(hu)作用系數(shu)和(he)溫度(du)之間的關系。根據Wagner模型，超額吉布(bu)斯自(zi)由能可以用活度(du)相(xiang)互(hu)作用系數(shu)表示為(wei)
三(san)、固相(xiang)合金體系中氮溶(rong)解度(du)的(de)影響因素
利(li)用(yong)已(yi)建立的氮(dan)(dan)在(zai)固相不銹鋼中的溶解度模(mo)型(xing)，可(ke)得出(chu)高(gao)氮(dan)(dan)不銹鋼在(zai)凝固過程(cheng)中隨(sui)溫度變(bian)化時氮(dan)(dan)在(zai)不同相區的溶解度變(bian)化曲(qu)線(xian)，以明晰氮(dan)(dan)氣分壓和鉻、錳等典(dian)型(xing)合金元素對氮(dan)(dan)溶解的影響。
研(yan)究結果表明(ming)，在(zai)凝(ning)固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)受相(xiang)轉變的(de)影響明(ming)顯，在(zai)相(xiang)變點處氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)會(hui)有(you)突(tu)變。隨著鋼(gang)液(ye)(ye)溫(wen)度(du)(du)的(de)降低(di)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)會(hui)逐漸增(zeng)(zeng)加；在(zai)凝(ning)固初期，δ相(xiang)的(de)產(chan)(chan)生(sheng)導(dao)致(zhi)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)急劇降低(di)；當(dang)鋼(gang)中(zhong)開(kai)始析(xi)出(chu)γ相(xiang)時，氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)又(you)會(hui)增(zeng)(zeng)大，并且隨著γ相(xiang)的(de)增(zeng)(zeng)多，氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)逐漸增(zeng)(zeng)大。固液(ye)(ye)兩相(xiang)區(qu)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)最小(xiao)，在(zai)析(xi)出(chu)的(de)高溫(wen)鐵(tie)素體與液(ye)(ye)相(xiang)界面(mian)處最容易(yi)產(chan)(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)泡。在(zai)實際冶煉過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)，8相(xiang)區(qu)的(de)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)決定(ding)了在(zai)凝(ning)固過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)是否產(chan)(chan)生(sheng)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔。
1. 氮氣壓力對(dui)合金體系氮溶解(jie)度(du)的影響
我們(men)利用建立(li)的(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)在不銹鋼熔(rong)體(ti)中(zhong)(zhong)及氮(dan)(dan)(dan)在γ相(xiang)、δ相(xiang)和α相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)模型，對Fe-18Cr-18Mn合金(jin)體(ti)系(xi)在不同(tong)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)力（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件下(xia)，氮(dan)(dan)(dan)在該合金(jin)體(ti)系(xi)不同(tong)相(xiang)中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)進行了(le)計(ji)算，結(jie)果如圖2-46所(suo)示。隨著體(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)力的(de)(de)增加，δ-Fe相(xiang)區(qu)逐(zhu)漸減(jian)小，當氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)力增至0.6MPa時，8-Fe相(xiang)完全(quan)消(xiao)失，凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)直接由液相(xiang)進入γ奧(ao)氏體(ti)相(xiang)區(qu)。提高體(ti)系(xi)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)力不僅可以提高各相(xiang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)溶解(jie)(jie)度(du)，還可以減(jian)小δ-Fe區(qu)域，有(you)效(xiao)地抑制(zhi)凝固過程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)析出。目(mu)前(qian)，常見(jian)的(de)(de)高氮(dan)(dan)(dan)鋼制(zhi)備工(gong)藝基本上都(dou)是采用增加氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)力，如高壓(ya)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下(xia)的(de)(de)感(gan)應熔(rong)煉(lian)、高壓(ya)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下(xia)的(de)(de)電渣重熔(rong)、高壓(ya)電弧(hu)爐熔(rong)煉(lian)等。
2. 合金(jin)成分對(dui)合金(jin)體系氮溶解度(du)的影響
研究(jiu)表明，Cr、Mn等(deng)(deng)常用(yong)合金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)均能(neng)增(zeng)(zeng)(zeng)大氮(dan)(dan)(dan)的(de)固相(xiang)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)。為(wei)了探究(jiu)合金(jin)(jin)元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)對氮(dan)(dan)(dan)固相(xiang)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)的(de)影響規律，Tsuchiyama等(deng)(deng)基于實(shi)驗繪制了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)氣壓力下Fe-Cr和Fe-Mn二(er)元(yuan)(yuan)(yuan)合金(jin)(jin)的(de)平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)與Cr或Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)的(de)關系［圖(tu)(tu)2-47(a)].結果表明，提高(gao)兩種元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)的(de)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)都增(zeng)(zeng)(zeng)加了氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)，其中(zhong)Cr元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)較Mn元(yuan)(yuan)(yuan)素(su)(su)更(geng)能(neng)有效地增(zeng)(zeng)(zeng)加鋼中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)。例如，添加23%Cr可增(zeng)(zeng)(zeng)加平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)至超(chao)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)（1%N)的(de)水平(ping)，而添加25%Mn時平(ping)衡(heng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)也(ye)僅能(neng)達到(dao)0.15%。圖(tu)(tu)2-47(b)所示的(de)等(deng)(deng)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)圖(tu)(tu)也(ye)證實(shi)了這一點(dian)，達到(dao)相(xiang)同的(de)氮(dan)(dan)(dan)固相(xiang)溶(rong)(rong)解(jie)度(du)(du)(du)所需的(de)Cr含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)明顯(xian)低(di)于Mn含(han)(han)(han)量(liang)(liang)(liang)。
即便如此(ci)，Mn也是高氮(dan)鋼(gang)中一(yi)種(zhong)重(zhong)要(yao)的合(he)金元(yuan)(yuan)素，因此(ci)，Cr和(he)Mn同時添加對平衡氮(dan)含(han)(han)量(liang)的影響也是研究(jiu)的重(zhong)點之一(yi)。圖(tu)2-47(a)進(jin)一(yi)步(bu)出了Fe-20Mn-Cr三(san)元(yuan)(yuan)基合(he)金中的平衡氮(dan)含(han)(han)量(liang)與Cr含(han)(han)量(liang)的關系(xi)。值得(de)注意(yi)(yi)的是，在Fe-20Mn-Cr合(he)金中實驗測量(liang)的氮(dan)含(han)(han)量(liang)，遠高于Fe-20Mn與Fe-Cr系(xi)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)的加和(he)。這(zhe)意(yi)(yi)味著Cr和(he)Mn的協同作用顯(xian)著提高了鋼(gang)中氮(dan)的溶(rong)解(jie)度(du)。這(zhe)反映了Cr、Mn和(he)N這(zhe)三(san)種(zhong)元(yuan)(yuan)素之間存在相(xiang)互作用，具(ju)體表(biao)現為溶(rong)解(jie)度(du)表(biao)達式中Cr、Mn元(yuan)(yuan)素對N的二階交叉活度(du)相(xiang)互作用系(xi)數較(jiao)大。
除了合金元(yuan)(yuan)素(su)(su)含量對(dui)(dui)氮(dan)溶解(jie)(jie)度高(gao)低的影響(xiang)，不銹鋼中不同合金元(yuan)(yuan)素(su)(su)對(dui)(dui)凝固(gu)過程中不同相區氮(dan)溶解(jie)(jie)度的變化也具有顯著的影響(xiang)，一般可分為兩大類進行討論(lun)，即鐵素(su)(su)體(ti)形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)(su)（Cr、Mo和Si等(deng)）和奧氏(shi)體(ti)形(xing)成元(yuan)(yuan)素(su)(su)（Ni、Mn、C和N等(deng)）。
在(zai)0.1MPa下幾種Fe-Cr合金中(zhong)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)隨著(zhu)(zhu)(zhu)溫度(du)(du)(du)(du)變化的(de)規(gui)律如圖2-42所(suo)示。存(cun)在(zai)如下特(te)點：隨著(zhu)(zhu)(zhu)凝(ning)固(gu)的(de)進行(xing)，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)在(zai)8-Fe 區(qu)域出現突降，到奧氏(shi)體區(qu)域氮(dan)含(han)量(liang)又急劇增(zeng)(zeng)加。隨著(zhu)(zhu)(zhu)合金中(zhong)Cr含(han)量(liang)的(de)增(zeng)(zeng)加，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)快速上升(sheng)，但在(zai)各(ge)溫度(du)(du)(du)(du)范圍(wei)中(zhong)的(de)上升(sheng)幅度(du)(du)(du)(du)不同(tong)，尤其在(zai)奧氏(shi)體區(qu)的(de)升(sheng)幅特(te)別大(da)。當(dang)Cr含(han)量(liang)高于(yu)8.1%時，奧氏(shi)體區(qu)的(de)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)已明顯(xian)大(da)于(yu)相應(ying)液相中(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)(du)(du)。同(tong)時，隨著(zhu)(zhu)(zhu)Cr含(han)量(liang)的(de)提(ti)高，凝(ning)固(gu)過程中(zhong)8-Fe區(qu)域也(ye)逐漸(jian)增(zeng)(zeng)大(da)。
相(xiang)(xiang)反地，鋼(gang)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)奧氏體形成(cheng)元素，可(ke)使凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong) δ-Fe 區(qu)域逐漸減小。圖2-48(a)為(wei)不同Mn含(han)量鋼(gang)（合金(jin)(jin)(jin)成(cheng)分見(jian)表2-12)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)解度隨(sui)溫度變化的(de)曲線。結果(guo)(guo)表明：隨(sui)著(zhu)Mn含(han)量的(de)提(ti)(ti)高(gao)，在液相(xiang)(xiang)與(yu)固(gu)相(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)溶(rong)解度也會(hui)隨(sui)之增大；Mn是強奧氏體形成(cheng)元素，隨(sui)著(zhu)Mn含(han)量的(de)提(ti)(ti)高(gao)，凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)8相(xiang)(xiang)區(qu)逐漸減小，甚(shen)至可(ke)能消失。從(cong)圖中(zhong)(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼(gang)的(de)氮(dan)溶(rong)解度計(ji)算結果(guo)(guo)可(ke)以看出(chu)(chu)，在凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)未出(chu)(chu)現8相(xiang)(xiang)區(qu)。同時，利用建立的(de)固(gu)相(xiang)(xiang)氮(dan)溶(rong)解度模型對Fe-4Cr-16Mn合金(jin)(jin)(jin)進行了計(ji)算，結果(guo)(guo)如(ru)圖2-48(b)所示。從(cong)圖中(zhong)(zhong)(zhong)可(ke)以看出(chu)(chu)，在Fe-4Cr-16Mn合金(jin)(jin)(jin)體系(xi)從(cong)液相(xiang)(xiang)凝固(gu)的(de)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)也沒有出(chu)(chu)現δ-Fe相(xiang)(xiang)區(qu)，與(yu)文獻中(zhong)(zhong)(zhong)報道一致(zhi)。因此，適當提(ti)(ti)高(gao)合金(jin)(jin)(jin)體系(xi)中(zhong)(zhong)(zhong)奧氏體形成(cheng)元素的(de)含(han)量，有助于減少氮(dan)在其凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)的(de)析出(chu)(chu)趨勢(shi)，從(cong)而有效避免高(gao)氮(dan)鋼(gang)在凝固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)(zhong)氮(dan)氣(qi)孔的(de)形成(cheng)。
