在(zai)加壓(ya)(ya)(ya)冶(ye)(ye)煉(lian)過(guo)程(cheng)(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)的(de)(de)控制(zhi)對(dui)保障(zhang)高氮鋼具(ju)備(bei)致密的(de)(de)宏觀組織和(he)(he)優(you)異(yi)性能尤為(wei)重(zhong)要。目前(qian)，經證實，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)主要通過(guo)兩種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)對(dui)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)和(he)(he)組織產(chan)生(sheng)(sheng)影(ying)響：一(yi)種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)是宏觀尺度上機械(xie)作用(yong)導致的(de)(de)物(wu)理變化，如改變鑄錠和(he)(he)鑄型(xing)間(jian)的(de)(de)熱(re)(re)交換、冷卻(que)速率(lv)以及充型(xing)過(guo)程(cheng)(cheng)的(de)(de)控制(zhi)等，另一(yi)種(zhong)方(fang)式(shi)(shi)是微觀尺度上的(de)(de)熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)變化，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)作為(wei)基本熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)之(zhi)一(yi)，對(dui)有氣相參(can)(can)與的(de)(de)冶(ye)(ye)金反(fan)應和(he)(he)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)具(ju)有十分重(zhong)要的(de)(de)影(ying)響；增加壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)在(zai)提(ti)高冶(ye)(ye)金反(fan)應速率(lv)的(de)(de)同時(shi)，能夠顯著增加鋼液中氮、鈣和(he)(he)鎂的(de)(de)溶(rong)解度，提(ti)高其收得率(lv)，進而充分發揮(hui)其凈化鋼液或合金化作用(yong)；在(zai)低壓(ya)(ya)(ya)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中，壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)(li)對(dui)相圖(tu)、凝(ning)(ning)固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)的(de)(de)影(ying)響可以忽略不計，但在(zai)高壓(ya)(ya)(ya)下，相圖(tu)、凝(ning)(ning)固(gu)(gu)熱(re)(re)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)和(he)(he)動(dong)力(li)(li)(li)(li)學(xue)(xue)參(can)(can)數(shu)隨之(zhi)發生(sheng)(sheng)改變，進而改變常(chang)規條件下的(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)模式(shi)(shi)，從而有利于一(yi)些新相或新材料結構的(de)(de)生(sheng)(sheng)成(cheng)。
壓(ya)力(li)對材(cai)料組織和性能的(de)(de)影響(xiang)已經(jing)引(yin)起了廣泛關注，自諾貝(bei)爾獎(jiang)獲得者Bridgman 開展相關研究以來,材(cai)料熱力(li)學和動(dong)力(li)學參(can)數(shu)(shu)隨壓(ya)力(li)的(de)(de)變化規律就已經(jing)得到了大量(liang)研究,這(zhe)些(xie)研究主要采用相圖計算（calculation of phasediagram,CALPHAD)的(de)(de)方(fang)(fang)式完成，且主要集中在(zai)有(you)色金屬合(he)金材(cai)料方(fang)(fang)面，如(ru)Bi-Sb、Al-Ge、Al-Si、Al-Zn和Cd-Zn等;所研究的(de)(de)熱力(li)學和動(dong)力(li)學參(can)數(shu)(shu)主要包(bao)括相圖、摩爾體積(ji)、共(gong)晶(jing)溫度、初始轉變相類型(xing)、共(gong)晶(jing)點成分、晶(jing)粒形核以及擴散系(xi)數(shu)(shu)等方(fang)(fang)面。研究表明，高壓(ya)下（數(shu)(shu)量(liang)級約為10GPa)的(de)(de)熱力(li)學和動(dong)力(li)學參(can)數(shu)(shu)與(yu)常壓(ya)下存在(zai)明顯差異(yi),而這(zhe)些(xie)差異(yi)有(you)助于闡明壓(ya)力(li)對組織的(de)(de)影響(xiang)機理。
同樣，在壓力(li)(li)影響鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)熱力(li)(li)學和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)學參(can)數(shu)方面，有(you)研究人員初步探討了鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)材(cai)料(liao)在高壓下(xia)的(de)相(xiang)(xiang)轉變、固(gu)／液相(xiang)(xiang)線溫度和(he)擴(kuo)散(san)系(xi)數(shu)等(deng)。所選體(ti)系(xi)有(you)Fe-C和(he)Fe-Mn-C(高錳鋼(gang)(gang)）等(deng)。高壓下(xia)的(de)Fe-C相(xiang)(xiang)圖見(jian)圖2-91,隨(sui)著壓力(li)(li)增大，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)α和(he)δ區域不斷減小，奧氏體(ti)相(xiang)(xiang)γ區域不斷增大，當壓力(li)(li)增加至2000MPa時，鐵(tie)(tie)(tie)素體(ti)相(xiang)(xiang)α和(he)8區域幾(ji)乎消失(shi)。但與有(you)色金屬方面相(xiang)(xiang)比，壓力(li)(li)對鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)材(cai)料(liao)的(de)凝固(gu)相(xiang)(xiang)組成、熱力(li)(li)學和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)學參(can)數(shu)方面的(de)研究依然(ran)十分(fen)貧瘠。本(ben)節(jie)將以含(han)氮(dan)鋼(gang)(gang)（19Cr14Mn0.9N)和(he)H13分(fen)別討論，壓力(li)(li)對凝固(gu)過(guo)程中相(xiang)(xiang)變、熱力(li)(li)學（相(xiang)(xiang)質量分(fen)數(shu)、凝固(gu)模式、固(gu)／液相(xiang)(xiang)線、體(ti)系(xi)氮(dan)溶解(jie)度、相(xiang)(xiang)變驅動(dong)(dong)力(li)(li)和(he)分(fen)配系(xi)數(shu)等(deng)）和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)學參(can)數(shu)（擴(kuo)散(san)系(xi)數(shu)）的(de)影響規(gui)律，從而系(xi)統論述壓力(li)(li)對鋼(gang)(gang)鐵(tie)(tie)(tie)材(cai)料(liao)凝固(gu)熱力(li)(li)學和(he)動(dong)(dong)力(li)(li)學的(de)影響規(gui)律。
1. 凝固相變
相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)是用來(lai)表征(zheng)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)平衡系統的(de)組成與熱力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)（如(ru)溫度和(he)(he)壓力(li)(li)）之間(jian)關系的(de)一種圖(tu)形(xing)(xing)，它可以(yi)提供壓力(li)(li)和(he)(he)其他(ta)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)關熱力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)之間(jian)的(de)關系，這(zhe)些熱力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)包含了(le)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變(bian)溫度和(he)(he)元素(su)的(de)平衡分(fen)配系數(shu)等。因此，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)是探(tan)討(tao)壓力(li)(li)對熱力(li)(li)學(xue)(xue)參(can)數(shu)影響規律的(de)基礎。19Cr14Mn0.9N含氮鋼在0.1MPa 下隨氮質量(liang)分(fen)數(shu)變(bian)化的(de)垂直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中凝固相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)的(de)區(qu)域如(ru)圖(tu)2-91(a)所示。圖(tu)中存在七個(ge)(ge)(ge)(ge)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)，分(fen)別(bie)為三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)：液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L、鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)y;三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)：L+8、L+Y和(he)(he)8+γ;一個(ge)(ge)(ge)(ge)三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存區(qu)L+8+γ.三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)共存區(qu)L+8+γ是一個(ge)(ge)(ge)(ge)曲(qu)邊(bian)三(san)角形(xing)(xing)，三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)頂點（A、B和(he)(he)C)分(fen)別(bie)與三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8、奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ和(he)(he)液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)接，且居(ju)中的(de)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ)位于三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)的(de)下方。根(gen)據(ju)曲(qu)邊(bian)三(san)角形(xing)(xing)的(de)判定(ding)原則［137,三(san)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)內發(fa)生了(le)包晶反應：L+δ→Y;三(san)個(ge)(ge)(ge)(ge)兩相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（L+8、L+y和(he)(he)8+γ)分(fen)別(bie)發(fa)生了(le)L→8、L→y和(he)(he)δ→y.在10MPa和(he)(he)100MPa下，隨氮質量(liang)分(fen)數(shu)變(bian)化的(de)垂直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)分(fen)別(bie)如(ru)圖(tu)2-92(b)和(he)(he)（c)所示，對比可以(yi)看出(chu)，10MPa和(he)(he)100MPa下相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)數(shu)量(liang)和(he)(he)類型與0.1MPa的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，而1000MPa下，隨氮質量(liang)分(fen)數(shu)變(bian)化的(de)垂直(zhi)截面(mian)(mian)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)圖(tu)中存在兩個(ge)(ge)(ge)(ge)單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)（液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)L和(he)(he)奧(ao)氏體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ),鐵(tie)素(su)體(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8單(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)消(xiao)失，如(ru)圖(tu)2-92(d)所示。
相圖中三相共存區(qu) L+8+y 隨(sui)壓力(li)(li)的(de)變(bian)化規律如圖2-93所示，在0.1MPa、10MPa、100MPa 和(he)1000MPa下，A點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)(biao)分(fen)別為（0.0261%,1531.84K)、（0.0259%,1532.26K)、（0.0239%,1532.79K)和(he)（0%,1537.02K),B點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)(biao)分(fen)別為（0.889%,1593.63K)、（0.888%,1594.16K)、（0.890%,1595.75K)和(he)（0.933%,1611.62K),C點(dian)的(de)坐(zuo)標(biao)(biao)分(fen)別為（0.934%,1639.76K)、（0.930%,1639.67K)、（0.926%,1641.78K)和(he)（0.901%,1666.65K).隨(sui)著壓力(li)(li)的(de)增加，A和(he)C點(dian)向(xiang)低(di)氮區(qu)移(yi)動(dong)，B點(dian)向(xiang)高氮區(qu)移(yi)動(dong)，整個區(qu)域(yu)向(xiang)高溫區(qu)移(yi)動(dong)，且三相共存區(qu)L+8+y呈增大趨(qu)勢，曲邊三角(jiao)形(xing)的(de)形(xing)狀逐漸(jian)由“?”向(xiang)“Δ”轉(zhuan)變(bian)［137],相轉(zhuan)變(bian)方(fang)式逐步由包晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L+δ→y)向(xiang)共晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)（L→8+y)過渡，即(ji)當壓力(li)(li)分(fen)別為0.1MPa、10MPa和(he)100MPa時，凝固過程為包晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)，而1000MPa時為共晶(jing)(jing)反(fan)應(ying)。
為了進一步說明壓力(li)對(dui)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)的(de)(de)(de)(de)(de)影(ying)響規律，19Cr14Mn0.9N 含氮鋼凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中鐵素體(ti)(ti)(ti)和(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)隨液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)(bian)化規律如圖2-94所示。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)時(shi)，鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)呈現出先增(zeng)(zeng)大后減小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢，拐點分(fen)(fen)別(bie)為P1、P2和(he)(he)(he)P3,如圖2-94(a)所示；而(er)(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ均(jun)呈現出連續增(zeng)(zeng)大的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢。在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)(he)(he)100MPa下(xia)(xia)鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)變(bian)(bian)化拐點P1、P2和(he)(he)(he)P3的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度分(fen)(fen)別(bie)與奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)出現位置Q1、Q2和(he)(he)(he)Q3的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-94(b)所示。當(dang)高于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度時(shi)，鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)隨著(zhu)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)增(zeng)(zeng)加，此時(shi)無奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ出現，即發生液(ye)(ye)(ye)固(gu)(gu)(gu)轉(zhuan)變(bian)(bian)（L→8);當(dang)低于P1(Q1)、P2(Q2)和(he)(he)(he)P3(Q3)的(de)(de)(de)(de)(de)溫(wen)度時(shi)，鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)隨著(zhu)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)減小(xiao)，而(er)(er)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ逐漸增(zeng)(zeng)加，即鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8隨著(zhu)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)形成逐漸消失(shi)，發生包(bao)晶(jing)反(fan)應（L+8→y);而(er)(er)1000MPa下(xia)(xia)，鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)均(jun)隨著(zhu)液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質(zhi)量(liang)(liang)(liang)分(fen)(fen)數(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減小(xiao)而(er)(er)逐步增(zeng)(zeng)大，直至凝(ning)固(gu)(gu)(gu)結束(shu)，表(biao)明鐵素體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)(he)(he)奧氏(shi)(shi)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ幾乎同時(shi)從液(ye)(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中析出，即凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)發生共晶(jing)反(fan)應（L→8+y).這也證明了隨著(zhu)壓力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)加，相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)(bian)方式逐漸由包(bao)晶(jing)反(fan)應（L+8→y)向(xiang)共晶(jing)反(fan)應（L→8+y)過(guo)(guo)渡。
19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝(ning)固過程中(zhong)(zhong)鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8和奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ的單相(xiang)(xiang)區(qu)隨(sui)壓力(li)的變(bian)化(hua)規律如(ru)圖(tu)2-95所(suo)示。當壓力(li)從(cong)0.1MPa增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到100MPa時(shi)，δ/(δ+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)(jie)變(bian)化(hua)較小，8/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)(jie)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)向高(gao)溫(wen)端移動，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8形成區(qu)域(yu)逐(zhu)漸減小；當壓力(li)進一步增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到1000MPa時(shi)，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)8單相(xiang)(xiang)區(qu)幾乎從(cong)隨(sui)氮質(zhi)量分數變(bian)化(hua)的垂直截面(mian)相(xiang)(xiang)圖(tu)中(zhong)(zhong)消失，如(ru)圖(tu)2-95(a)所(suo)示，即增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)壓力(li)有(you)助于鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)δ的消失［138].而(er)對于奧氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)γ,隨(sui)著壓力(li)的增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，γ/(y+L)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)(jie)向高(gao)溫(wen)段(duan)移動，γ/(δ+γ)相(xiang)(xiang)邊(bian)界(jie)(jie)(jie)整(zheng)體(ti)(ti)(ti)向高(gao)氮區(qu)移動，整(zheng)個區(qu)域(yu)呈增(zeng)(zeng)(zeng)大趨(qu)勢，如(ru)圖(tu)2-95(b)所(suo)示。
2. 凝固模式
不銹鋼的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)根據(ju)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)種類和(he)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)轉變類型(xing)通(tong)常分為(wei)四類。①F型(xing)：L→L+8→8→8+y;②FA型(xing)：L→L+8→L+8+Y→8+y;③AF型(xing)：L→L+Y→L+y+δ→8+y;④A型(xing)：L→L+y→y.凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)主(zhu)(zhu)要(yao)受合金(jin)成分和(he)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條(tiao)件的(de)(de)(de)影(ying)響，在合金(jin)成分一定的(de)(de)(de)情(qing)況(kuang)下，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)主(zhu)(zhu)要(yao)由(you)(you)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)條(tiao)件決定。19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在不同壓力下的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序，如圖(tu)2-96所示，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為(wei)初始相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，即19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼在各壓力下的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)模式(shi)均為(wei)FA型(xing)。以0.1MPa的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程為(wei)例(li)，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過程分為(wei)三個階(jie)段，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初期，發(fa)生L→8相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變反應；當固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分數升至0.05左右時，發(fa)生包(bao)晶反應（L+δ→y),奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ開始形成，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐漸減少，此(ci)時體(ti)(ti)(ti)系中(zhong)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)由(you)(you)8和(he)γ共同組成；在凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)末期，鐵(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8完全(quan)消失，液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)直接(jie)轉變為(wei)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ(L→y),直到凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結(jie)束(shu)，凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)結(jie)束(shu)后(hou)，固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一的(de)(de)(de)奧(ao)氏體(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ.因此(ci)，0.1MPa 下19Cr14Mn0.9N 含(han)氮(dan)鋼的(de)(de)(de)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變順序為(wei)：L→L+8→L+8+Y→L+Y→Y.
基于在(zai)10MPa、100MPa和1000MPa下(xia)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)凝固相變(bian)順序(xu)(xu)可(ke)知，當壓(ya)力(li)從(cong)0.1MPa增加(jia)到(dao)100MPa時，19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼(gang)的凝固模式(shi)依(yi)舊為(wei)FA型。然(ran)而(er)，當壓(ya)力(li)達到(dao)1000MPa時，凝固過程中(zhong)包晶(jing)反應（L+8→y)轉變(bian)為(wei)共晶(jing)反應（L→8+y),其相轉變(bian)順序(xu)(xu)發生(sheng)明顯變(bian)化，如圖2-96所(suo)示。1000MPa下(xia)凝固相變(bian)順序(xu)(xu)可(ke)歸結為(wei)：L→L+8→L+8+Y→8+γ.
此外，當(dang)壓力逐漸由0.1MPa增加至(zhi)1000MPa時，L→8相轉(zhuan)變(bian)的(de)溫度區間(jian)由3.86K降至(zhi)0.079K,奧(ao)氏體相γ形成(cheng)時的(de)固相質(zhi)量分數(shu)(shu)由0.05降至(zhi)0.00075（圖2-96),同時相圖中(zhong)C點（圖2-93)氮(dan)質(zhi)量分數(shu)(shu)由0.934%降低至(zhi)0.901%,固相質(zhi)量分數(shu)(shu)十(shi)分逼近本(ben)體氮(dan)質(zhi)量分數(shu)(shu)0.9%,即L→8相轉(zhuan)變(bian)區間(jian)基(ji)本(ben)消失。因此，隨著壓力的(de)增加，19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)鋼(gang)的(de)凝固模(mo)式呈現(xian)由FA型(xing)向A型(xing)轉(zhuan)變(bian)的(de)趨勢，這(zhe)主要是由于增加壓力有(you)助(zhu)于比體積小的(de)相形成(cheng)（γ相的(de)比體積小于8相）,即加壓抑(yi)制(zhi)了8相的(de)形成(cheng)，使凝固模(mo)式發生改(gai)變(bian)。
3. 固／液相(xiang)線(xian)
凝固(gu)存(cun)在(zai)凝固(gu)潛熱(re)的(de)釋放(fang)和體積的(de)收縮(suo)，屬于一級相變(bian)(bian)，因(yin)而可以采(cai)用克拉(la)佩龍方程(cheng)來(lai)描述壓力與相變(bian)(bian)溫(wen)度之間的(de)關系，即(ji)
4. 氮(dan)溶解度
溫(wen)(wen)度(du)(du)是影(ying)響合金體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)重(zhong)要因素(su)之(zhi)一(yi)(yi)。從圖2-98中(zhong)(zhong)可以(yi)看出(chu)，隨著液相(xiang)(xiang)(xiang)溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降低，19Cr14MnxN 凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)逐漸升高，直(zhi)(zhi)到溫(wen)(wen)度(du)(du)降至液相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)（凝(ning)固初期）時達(da)到一(yi)(yi)個(ge)峰值（A點(dian)(dian)）。隨著凝(ning)固的(de)(de)(de)(de)(de)(de)進(jin)行，發生(sheng)L→8液固相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變(bian)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)較小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8形成，導致了(le)體(ti)(ti)系(xi)(xi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)迅速降低，直(zhi)(zhi)到溫(wen)(wen)度(du)(du)降至奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ析(xi)出(chu)點(dian)(dian)（即(ji)L+δ→y轉(zhuan)變(bian)點(dian)(dian)），此時體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)最小(xiao)（B點(dian)(dian)），即(ji)出(chu)現“鐵素(su)體(ti)(ti)阱（ferrite trap)”［140],如圖2-99所示(shi)。隨著凝(ning)固的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續進(jin)行，固相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)減小(xiao)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)較大的(de)(de)(de)(de)(de)(de)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)應地(di)增(zeng)(zeng)加，體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)又逐步增(zeng)(zeng)大，直(zhi)(zhi)到溫(wen)(wen)度(du)(du)降至固相(xiang)(xiang)(xiang)線(xian)（凝(ning)固結(jie)束，即(ji)C點(dian)(dian)）。凝(ning)固結(jie)束后，隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)繼(ji)續降低，體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)將繼(ji)續增(zeng)(zeng)大，這(zhe)主(zhu)要是由(you)體(ti)(ti)系(xi)(xi)發生(sheng)固固轉(zhuan)變(bian)δ→y(C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)）和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)隨著溫(wen)(wen)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)降低而增(zeng)(zeng)加（D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)）兩方(fang)面原因所導致的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。此外(wai)，氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)在(zai)C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長速率(lv)明顯大于D和(he)E點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)，這(zhe)主(zhu)要歸因于C和(he)D點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)貧氮(dan)(dan)(dan)相(xiang)(xiang)(xiang)（鐵素(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)8)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)消失加速了(le)體(ti)(ti)系(xi)(xi)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)長。在(zai)整(zheng)個(ge)凝(ning)固過程(cheng)(cheng)中(zhong)(zhong)（A和(he)C點(dian)(dian)之(zhi)間(jian)），氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化(hua)范圍為(wei)0.255%~0.648%.由(you)此可見，在(zai)0.1MPa下，19Cr14Mn鋼(gang)中(zhong)(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)質量分(fen)數(shu)達(da)到0.9%而不產(chan)生(sheng)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)(dan)氣(qi)孔缺陷，是很(hen)難實現的(de)(de)(de)(de)(de)(de)。
0.1MPa、1MPa和(he)2MPa下19Cr14MnxN氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)變化規律如圖(tu)2-99所示，0.1MPa下，氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)(du)隨(sui)(sui)壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)變化規律存在(zai)明(ming)顯(xian)的(de)(de)(de)鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)，“鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)”本質上是在(zai)固(gu)相(xiang)中奧氏體(ti)(ti)(ti)(ti)形(xing)成(cheng)元素質量分數(shu)較低(di)的(de)(de)(de)情況下，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)δ在(zai)凝固(gu)初(chu)期析(xi)出，導致體(ti)(ti)(ti)(ti)系氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)(du)快速降低(di)的(de)(de)(de)現(xian)象；凝固(gu)過程中鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)出現(xian)會加(jia)劇局(ju)部(bu)氮(dan)(dan)析(xi)出的(de)(de)(de)趨勢，造成(cheng)局(ju)部(bu)氮(dan)(dan)分布(bu)均勻(yun)性差等缺陷(xian)(xian)，更甚者會導致大量氣(qi)孔(kong)缺陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，進(jin)而影(ying)響后(hou)續加(jia)工(gong)工(gong)藝，大幅度(du)(du)(du)降低(di)了材(cai)料的(de)(de)(de)成(cheng)材(cai)率。然而，隨(sui)(sui)著壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)增加(jia)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)減小(xiao)，當壓(ya)力(li)增加(jia)到1MPa時(shi)，鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)完(wan)全消失，且(qie)在(zai)體(ti)(ti)(ti)(ti)系整個凝固(gu)過程中，氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)(du)始終處(chu)于增大的(de)(de)(de)趨勢。因此，對19Cr14MnxN而言(yan)，增加(jia)壓(ya)力(li)能(neng)夠(gou)有效地增加(jia)體(ti)(ti)(ti)(ti)系氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)(du)(du)，避免鐵(tie)素體(ti)(ti)(ti)(ti)阱(jing)(jing)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)，從而減小(xiao)了凝固(gu)過程中氣(qi)孔(kong)缺陷(xian)(xian)的(de)(de)(de)形(xing)成(cheng)趨勢。
5. 元素分(fen)配系(xi)數
凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)，合金元素(su)在固(gu)／液界面(mian)處發生質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數的(de)(de)再分(fen)配，導致(zhi)了合金元素(su)在鑄錠內(nei)分(fen)布(bu)的(de)(de)不均(jun)勻性(xing)，最終形成偏析(xi)。溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)再分(fen)配的(de)(de)程(cheng)(cheng)度(du)通常采用溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)分(fen)配系數ko進行表征，即平(ping)衡凝(ning)固(gu)過(guo)(guo)程(cheng)(cheng)中(zhong)固(gu)相中(zhong)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數Cs與液相中(zhong)溶(rong)質(zhi)(zhi)(zhi)的(de)(de)質(zhi)(zhi)(zhi)量(liang)(liang)分(fen)數CL之間比值：
對于(yu)二元合金體系(xi)，溶質分配(pei)系(xi)數(shu)o通常可(ke)以(yi)由相圖中固／液相線斜率獲(huo)得；而(er)對于(yu)多元合金體系(xi)，難以(yi)利(li)用(yong)相圖進行計算，但可(ke)基于(yu)準確可(ke)靠的熱力學數(shu)據，利(li)用(yong)溶質在(zai)固／液相中化學位相等的原理進行計算。由于(yu)19Cr14Mn0.9N含(han)氮鋼凝固時，固相轉(zhuan)變過程(cheng)中存(cun)在(zai)鐵素(su)(su)體相8和奧(ao)氏(shi)體相γ共存(cun)的階段，因而(er)結合凝固過程(cheng)中相質量(liang)分數(shu)以(yi)及各相中元素(su)(su)質量(liang)分數(shu)，采用(yong)式(shi)（2-177)可(ke)計算各元素(su)(su)的溶質分配(pei)系(xi)數(shu)，即
式中(zhong)，k為元(yuan)素i的分(fen)(fen)配系數；ws和(he)wy分(fen)(fen)別為鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ的質量(liang)分(fen)(fen)數；Cs,i和(he)Cy,;分(fen)(fen)別為元(yuan)素i在(zai)鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)γ中(zhong)的質量(liang)分(fen)(fen)數。
在(zai)0.1MPa下的(de)(de)(de)(de)(de)凝(ning)固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)，19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼各(ge)元素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)質分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化規律如(ru)圖2-100所(suo)示。固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)組成由(you)單一(yi)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ過(guo)渡(du)到鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ共存時(shi)(shi)，各(ge)元素(su)(su)(su)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變(bian)化趨勢出現了明(ming)顯的(de)(de)(de)(de)(de)拐點，這主要是(shi)由(you)于各(ge)元在(zai)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)差異較大。結合19Cr14Mn0.9N含(han)氮(dan)(dan)鋼凝(ning)固(gu)(gu)時(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)順序可(ke)知(zhi)，在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)初期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一(yi)鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ中(zhong)各(ge)元素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)質分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)分(fen)別為(wei)：kc(0.092)<kN(0.185)<Mn(0.796)<Mo(0.822)<kGr(0.901)<ksi(0.960).在(zai)凝(ning)固(gu)(gu)末期(qi)，固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)為(wei)單一(yi)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ,奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)各(ge)元素(su)(su)(su)溶(rong)(rong)質分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)分(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(tan)、氮(dan)(dan)、錳和(he)硅在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)大于鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,因而，在(zai)發生L+8→γ轉(zhuan)變(bian)時(shi)(shi)，鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8減(jian)(jian)少，奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ增加(jia)，致使碳(tan)、氮(dan)(dan)、錳和(he)硅的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著(zhu)(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小逐漸增大。而對于鉬和(he)鉻(ge)，它們在(zai)奧(ao)(ao)氏體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)小于鐵(tie)(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8,導致鉬和(he)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)配(pei)(pei)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)隨著(zhu)(zhu)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量分(fen)數(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)(jian)小而逐漸減(jian)(jian)小，如(ru)圖2-100所(suo)示。
在(zai)10MPa 和(he)(he)100MPa下，各元(yuan)素(su)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化規(gui)律(lv)與0.1MPa的(de)(de)(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)(xiang)同，如圖2-101所示。而(er)(er)(er)在(zai)1000MPa下，除凝固(gu)(gu)(gu)初期（液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)十分(fen)(fen)接近于(yu)(yu)(yu)1時）固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)由單一(yi)鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8組成外(wai)(wai)，在(zai)后(hou)續凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)，由于(yu)(yu)(yu)發生(sheng)了(le)共(gong)晶(jing)轉變L→y+8,固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鐵素(su)體相(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)(he)奧氏(shi)體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)(de)(de)(de)(de)量(liang)均隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，因而(er)(er)(er)各元(yuan)素(su)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)為平滑曲線，無(wu)明顯拐點出現，如圖2-101所示。此外(wai)(wai)，隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)，鉬和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均減(jian)小(xiao)，且錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)幅度(du)大(da)于(yu)(yu)(yu)鉬，因而(er)(er)(er)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)有(you)利于(yu)(yu)(yu)枝(zhi)(zhi)晶(jing)間(jian)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)鉬和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)富集(ji)，進(jin)而(er)(er)(er)加(jia)劇(ju)(ju)了(le)鉬和(he)(he)錳(meng)的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)偏(pian)(pian)析，如圖2-102所示。對于(yu)(yu)(yu)元(yuan)素(su)碳(tan)、氮(dan)和(he)(he)鉻(ge)，元(yuan)素(su)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)壓(ya)(ya)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)而(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)，且始(shi)終(zhong)小(xiao)于(yu)(yu)(yu)1,因而(er)(er)(er)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)有(you)助于(yu)(yu)(yu)緩解其在(zai)枝(zhi)(zhi)晶(jing)間(jian)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)富集(ji)，從而(er)(er)(er)減(jian)輕(qing)碳(tan)、氮(dan)和(he)(he)鉻(ge)的(de)(de)(de)(de)(de)微(wei)觀(guan)偏(pian)(pian)析。對于(yu)(yu)(yu)硅元(yuan)素(su)，壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)一(yi)定時，凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)其分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)從小(xiao)于(yu)(yu)(yu)1逐步向大(da)于(yu)(yu)(yu)1過渡(du)，使得枝(zhi)(zhi)晶(jing)間(jian)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅的(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)呈現出先增(zeng)(zeng)(zeng)大(da)后(hou)減(jian)小(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)趨勢；而(er)(er)(er)當壓(ya)(ya)力(li)(li)(li)增(zeng)(zeng)(zeng)加(jia)到(dao)1000MPa時，整個凝固(gu)(gu)(gu)過程(cheng)中(zhong)硅的(de)(de)(de)(de)(de)分(fen)(fen)配系(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)始(shi)終(zhong)大(da)于(yu)(yu)(yu)1,枝(zhi)(zhi)晶(jing)間(jian)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)硅的(de)(de)(de)(de)(de)濃度(du)隨(sui)(sui)著(zhu)(zhu)液(ye)(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分(fen)(fen)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)減(jian)小(xiao)而(er)(er)(er)減(jian)小(xiao)，進(jin)而(er)(er)(er)導致枝(zhi)(zhi)晶(jing)界處貧硅，偏(pian)(pian)析加(jia)劇(ju)(ju)。
6. 元素擴(kuo)散(san)系數
擴散(san)(san)(san)是指晶(jing)(jing)體(ti)(ti)中原子（或離子）由(you)熱運(yun)動(dong)產生(sheng)的(de)(de)遷(qian)移過(guo)程(cheng)(cheng)，合金元素的(de)(de)擴自始至終貫穿(chuan)金屬或者合金發(fa)生(sheng)相變、組織轉變、結晶(jing)(jing)和(he)再結晶(jing)(jing)等過(guo)程(cheng)(cheng)。各元素的(de)(de)擴散(san)(san)(san)系數D是體(ti)(ti)系的(de)(de)動(dong)態性質(zhi)之一(yi)，由(you)菲克第一(yi)定律可(ke)知，擴散(san)(san)(san)系數是元素在單位時間(jian)每單位濃度(du)梯度(du)的(de)(de)條件下沿(yan)擴散(san)(san)(san)方向垂直通過(guo)單位面積的(de)(de)質(zhi)量(liang)或物(wu)質(zhi)的(de)(de)量(liang)，可(ke)由(you)阿倫尼烏斯(si)方程(cheng)(cheng)進行描述，即
式(shi)中(zhong)，kb為(wei)玻爾茲曼常數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)；ΔGm為(wei)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活能(neng)(neng)(neng)；T為(wei)溫度(du)；A為(wei)常數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)。式(shi)（2-178)適(shi)用于(yu)(yu)所有(you)類型的(de)(de)(de)(de)(de)固態擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)過(guo)(guo)程，不(bu)同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)區別(bie)僅僅在(zai)(zai)(zai)于(yu)(yu)A和(he)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)同(tong)。從(cong)式(shi)（2-178)可以(yi)看(kan)出(chu)，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)隨著(zhu)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活能(neng)(neng)(neng)ΔGm的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)大(da)(da)(da)(da)而減(jian)小(xiao)(xiao)；反之(zhi)，激(ji)活能(neng)(neng)(neng)ΔGm越小(xiao)(xiao)，元(yuan)素(su)(su)(su)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)越大(da)(da)(da)(da)，元(yuan)素(su)(su)(su)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)越容易(yi)。19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過(guo)(guo)程中(zhong)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)8和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)γ中(zhong)各元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)壓(ya)力(li)下的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)如圖(tu)2-103所示。鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)元(yuan)素(su)(su)(su)i(i=碳(tan)、氮、錳(meng)、鉬(mu)、鉻和(he)硅）的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)大(da)(da)(da)(da)1~2個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)級，這主(zhu)要是由于(yu)(yu)奧(ao)氏(shi)體(ti)晶胞（面心(xin)立方）的(de)(de)(de)(de)(de)致密度(du)為(wei)0.74,大(da)(da)(da)(da)于(yu)(yu)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)晶胞（體(ti)心(xin)立方）的(de)(de)(de)(de)(de)致密度(du)（0.68),而致密度(du)大(da)(da)(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)晶體(ti)結構中(zhong)，原(yuan)子擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)激(ji)活能(neng)(neng)(neng)較高，擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)較小(xiao)(xiao)。此(ci)外，間隙(xi)原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)激(ji)活能(neng)(neng)(neng)均比(bi)置換原(yuan)子的(de)(de)(de)(de)(de)小(xiao)(xiao)［145],因(yin)此(ci)元(yuan)素(su)(su)(su)碳(tan)和(he)氮無(wu)論(lun)在(zai)(zai)(zai)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)還是奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)均比(bi)元(yuan)素(su)(su)(su)錳(meng)、鉬(mu)、鉻和(he)硅的(de)(de)(de)(de)(de)大(da)(da)(da)(da)2~3個(ge)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)量(liang)級，如圖(tu)2-103所示。同(tong)時隨著(zhu)壓(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)(jia)，碳(tan)和(he)氮擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)變化量(liang)均大(da)(da)(da)(da)于(yu)(yu)錳(meng)、鉬(mu)、鉻和(he)硅；增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)力(li)減(jian)小(xiao)(xiao)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)和(he)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)氮的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，抑制了(le)氮的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)；增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)力(li)減(jian)小(xiao)(xiao)了(le)鐵(tie)(tie)素(su)(su)(su)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，但(dan)增(zeng)大(da)(da)(da)(da)了(le)奧(ao)氏(shi)體(ti)相(xiang)(xiang)中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)，加(jia)(jia)速了(le)其中(zhong)碳(tan)的(de)(de)(de)(de)(de)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)。因(yin)此(ci)，增(zeng)加(jia)(jia)壓(ya)力(li)對不(bu)同(tong)元(yuan)素(su)(su)(su)在(zai)(zai)(zai)不(bu)同(tong)相(xiang)(xiang)中(zhong)擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)不(bu)同(tong)，但(dan)總體(ti)來講(jiang)，壓(ya)力(li)對擴(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)(kuo)散(san)(san)系(xi)(xi)(xi)數(shu)(shu)(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)(de)(de)影響(xiang)較小(xiao)(xiao)，在(zai)(zai)(zai)100MPa以(yi)內(nei)可以(yi)忽(hu)略。
7. 晶粒形(xing)核
a. 臨界形核半徑
根據(ju)經典形(xing)核理論可知，均質形(xing)核過程中臨形(xing)核半徑r與相變驅(qu)動力ΔGL→S,P之間的關(guan)系為
在(zai)19Cr14Mn0.9N含氮(dan)鋼凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)可由(you)Thermo-Calc 熱力(li)學(xue)軟件進(jin)行(xing)計算(suan)，結果如圖2-104所(suo)示。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)的(de)變(bian)化規律與鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)和(he)奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數基本相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)同。體(ti)(ti)(ti)(ti)系在(zai)0.1MPa、10MPa和(he)100MPa下凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)隨著液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數的(de)減小(xiao)呈(cheng)現出先增(zeng)大后減小(xiao)的(de)趨(qu)(qu)勢(shi)。凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)初期發生(sheng)L→8轉變(bian)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ為生(sheng)成相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)進(jin)行(xing)而(er)不斷(duan)(duan)增(zeng)大，直至(zhi)發生(sheng)L+8→γ轉變(bian)。此時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)達到(dao)峰(feng)值(zhi)，且壓力(li)越大，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)的(de)峰(feng)值(zhi)越小(xiao)，而(er)達到(dao)峰(feng)值(zhi)時(shi)的(de)液(ye)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)質量(liang)分數越大，因(yin)此加壓有助于(yu)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)提前(qian)達到(dao)峰(feng)值(zhi)；隨著凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)繼續(xu)進(jin)行(xing)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ逐步向奧氏(shi)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)γ轉變(bian)，其相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)不斷(duan)(duan)減小(xiao)，直至(zhi)鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)8消失。而(er)凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)壓力(li)為1000MPa時(shi)，鐵(tie)(tie)素(su)體(ti)(ti)(ti)(ti)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)δ的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)變(bian)驅(qu)動(dong)(dong)力(li)在(zai)整個凝(ning)(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)程(cheng)(cheng)中呈(cheng)持續(xu)增(zeng)大的(de)趨(qu)(qu)勢(shi)。
相(xiang)(xiang)(xiang)比之下(xia)，在(zai)0.1MPa、10MPa、100MPa和(he)1000MPa的(de)凝固過程(cheng)(cheng)中，無論L→Y、L+8→y,還是L→8+y轉(zhuan)變，奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ作為生成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)，其相(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)力(li)變化呈單調性，均(jun)隨(sui)著壓(ya)力(li)的(de)增加(jia)而增大(da)。因(yin)此，增加(jia)壓(ya)力(li)有(you)助于提(ti)升凝固過程(cheng)(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變趨勢，即均(jun)增大(da)了L→8、L→γ以及L+8→y相(xiang)(xiang)(xiang)轉(zhuan)變過程(cheng)(cheng)中生成(cheng)相(xiang)(xiang)(xiang)的(de)相(xiang)(xiang)(xiang)變驅(qu)(qu)動(dong)力(li)，有(you)利于促進19Cr14Mn0.9N含氮鋼凝固過程(cheng)(cheng)的(de)進行，這(zhe)主要是因(yin)為鐵(tie)素體相(xiang)(xiang)(xiang)δ和(he)奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)γ的(de)比體積均(jun)小于液相(xiang)(xiang)(xiang)。
根據式（2-179),不(bu)同(tong)壓力下晶粒(li)的(de)(de)臨界形核(he)半徑與相(xiang)變(bian)驅動(dong)力的(de)(de)關系為
b. 形核率
單(dan)位(wei)體積液相在單(dan)位(wei)時(shi)間內所(suo)形成的(de)晶核數目稱為形核率(lv)，經典形核理論給出了形核率(lv)N與(yu)擴散激活能(neng)ΔGm和形核功ΔG*之間的(de)關系，即
從(cong)式（2-185)中可(ke)以(yi)看出，形(xing)核(he)功ΔG隨(sui)著相變(bian)驅動力(li)(li)ΔGL→s,P的增(zeng)(zeng)大而減小(xiao)(xiao)，因此增(zeng)(zeng)加凝固壓力(li)(li)有利于形(xing)核(he)功ΔG的降(jiang)低(di)（ΔG+ΔP<ΔG),進而增(zeng)(zeng)大形(xing)核(he)率N.此外，從(cong)壓力(li)(li)對擴(kuo)散(san)系數的影響可(ke)以(yi)得(de)出，隨(sui)著壓力(li)(li)的增(zeng)(zeng)加，擴(kuo)散(san)激活(huo)能ΔGm的變(bian)化(hua)(hua)較小(xiao)(xiao)，在(zai)較低(di)壓力(li)(li)下(xia)，擴(kuo)散(san)激活(huo)能ΔG的變(bian)化(hua)(hua)可(ke)以(yi)忽(hu)略。結合式（2-183)可(ke)知，加壓通(tong)過減小(xiao)(xiao)形(xing)核(he)功ΔG,使(shi)得(de)形(xing)核(he)率N呈指數增(zeng)(zeng)長，達到細化(hua)(hua)晶粒的效(xiao)果。
8. 密度和熱膨脹(zhang)系數(shu)
密度(du)表示物(wu)質疏(shu)密程度(du)，H13密度(du)隨(sui)壓(ya)(ya)力(li)和(he)(he)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線如圖(tu)2-105所示。其中，點(dian)S1、E1、B1、L1、S2、E2、B2和(he)(he)L2分(fen)(fen)別(bie)對應(ying)H13凝固(gu)(gu)過程中的(de)(de)相(xiang)變(bian)(bian)開(kai)(kai)始和(he)(he)結束點(dian)；S1和(he)(he)S2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)下(xia)H13的(de)(de)固(gu)(gu)相(xiang)點(dian)；E1和(he)(he)E2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)下(xia)相(xiang)變(bian)(bian)L→γ開(kai)(kai)始點(dian)；B1和(he)(he)B2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)下(xia)相(xiang)變(bian)(bian)L+8→y開(kai)(kai)始點(dian)；L1和(he)(he)L2分(fen)(fen)別(bie)代(dai)(dai)(dai)表不(bu)同(tong)(tong)壓(ya)(ya)力(li)下(xia)相(xiang)變(bian)(bian)L→8開(kai)(kai)始點(dian)，即H13的(de)(de)凝固(gu)(gu)開(kai)(kai)始點(dian)；L1Lo(0.1MPa、1MPa和(he)(he)2MPa)和(he)(he)L2Lo(1000MPa)表示液(ye)相(xiang)密度(du)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線，相(xiang)應(ying)固(gu)(gu)相(xiang)密度(du)隨(sui)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)變(bian)(bian)化(hua)曲線分(fen)(fen)別(bie)如線S1So和(he)(he)S2So所示。線L2Lo和(he)(he)L1Lo、S2So和(he)(he)S1So相(xiang)互重合，表明壓(ya)(ya)力(li)從0.1MPa增加(jia)至1000MPa時，壓(ya)(ya)力(li)對固(gu)(gu)相(xiang)液(ye)相(xiang)密度(du)以及熱膨(peng)脹系數的(de)(de)影(ying)響幾乎可以忽略不(bu)計，熱膨(peng)脹系數約(yue)為2x10-4。
S1L1(0.1Mpa、1MPa和(he)2MPa)和(he)S2L2(1000MPa)分別(bie)代(dai)表不同壓力(li)下(xia)液、δ和(he)γ混(hun)合(he)相密度隨溫度的變化(hua)規律。當(dang)溫度一定時(shi)，壓力(li)從0.1MPa 增加至(zhi)1000MPa,混(hun)合(he)相密度變化(hua)幅度較大，其主要原因如下(xia)：
a. 加(jia)壓(ya)提高了固（S1→S2)、液(ye)相(xiang)溫度（L→L2),使得凝固區間向高溫區移動(dong)（S,L1S2L2),進而導(dao)致在溫度一定時，混合相(xiang)中固相(xiang)的體積(ji)分數增大，液(ye)相(xiang)體積(ji)分數相(xiang)應減小。
b. 混(hun)合相(xiang)(xiang)中，固相(xiang)(xiang)密度(du)(du)（8和(he)γ)大于液相(xiang)(xiang)密度(du)(du)，且隨(sui)壓力的(de)變化幅度(du)(du)較小。
此外，凝固過程(cheng)中（S1L1和S2L2),密度的波動(dong)主要由相變（L→y;L+δ→Y和L→8)導(dao)致各(ge)相體(ti)積分(fen)數變化所導(dao)致。
9. 焓、凝固潛(qian)熱以(yi)及比熱
焓(han)為(wei)熱力學中表示物(wu)質(zhi)系統能量狀(zhuang)態(tai)的(de)一(yi)個狀(zhuang)態(tai)參數，每千(qian)克物(wu)質(zhi)的(de)焓(han)為(wei)比焓(han)，即
式(shi)中(zhong)，h為比焓(han)(han)；m為質量(liang)；U為內(nei)能；P為壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)；V為體(ti)積(ji)。由(you)式(shi)（2-186)可知，當內(nei)能和(he)質量(liang)一(yi)定時(shi)(shi)(shi)，比焓(han)(han)h與(yu)PV成正比。當壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)小(xiao)于1000MPa時(shi)(shi)(shi)，加(jia)壓(ya)(ya)(ya)對(dui)液相和(he)固相密(mi)度的(de)(de)影(ying)響幾乎可以忽(hu)略(lve)不(bu)計，因(yin)而對(dui)體(ti)積(ji)的(de)(de)影(ying)響微(wei)乎其微(wei)。那么，比焓(han)(han)主要(yao)受壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)影(ying)響，當壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)從0.1MPa增(zeng)加(jia)至(zhi)1000MPa時(shi)(shi)(shi)，比焓(han)(han)明(ming)顯(xian)增(zeng)大，但(dan)當壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)低(di)于2MPa時(shi)(shi)(shi)，比焓(han)(han)幾乎保持不(bu)變，如圖2-106所(suo)示(shi)。在凝固過程中(zhong)（L1S1和(he)L2S2),當溫度一(yi)定時(shi)(shi)(shi)，H13整個熱(re)力(li)(li)(li)學體(ti)系的(de)(de)比焓(han)(han)隨壓(ya)(ya)(ya)力(li)(li)(li)的(de)(de)變化(hua)趨勢非(fei)常復雜，主要(yao)原(yuan)因(yin)如下：
a. 凝固過程中(zhong)存(cun)在(zai)凝固潛熱的釋(shi)放，且潛熱釋(shi)放與固相體積分(fen)數直(zhi)接相關。
b. 當溫度一定時，固相體積分數隨不同(tong)壓力的(de)變化(hua)而(er)變化(hua)。
根據(ju)比(bi)焓隨溫度(du)的變化曲(qu)(qu)線，可得H13的凝固(gu)(gu)(gu)潛熱為221.3kJ/kgl1511;由比(bi)焓溫度(du)變化曲(qu)(qu)線的斜率可得，液、固(gu)(gu)(gu)相比(bi)熱分(fen)比(bi)為822.8J/(kg·K)和(he)679.5J/(kg·K).當壓(ya)力低于1000MPa時，凝固(gu)(gu)(gu)潛熱，液、固(gu)(gu)(gu)相比(bi)熱隨壓(ya)力的變化均可忽略(lve)不(bu)計，如圖2-106所(suo)示。
