一、氮(dan)的固相溶解度模型

  一般而言，不銹(xiu)鋼(gang)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(he)Staffansson的(de)(de)(de)正規(gui)溶(rong)體模型，每(mei)個狀態（相、間隙(xi)溶(rong)液和(he)空位(wei)等）可(ke)(ke)由(you)相應的(de)(de)(de)能量(liang)表(biao)示，可(ke)(ke)使用兩(liang)個晶格，分(fen)別當作溶(rong)質(zhi)原(yuan)子和(he)間隙(xi)溶(rong)質(zhi)原(yuan)子。因為大(da)量(liang)的(de)(de)(de)間隙(xi)位(wei)置(zhi)不被占用，這(zhe)些空位(wei)則被視為額外的(de)(de)(de)元(yuan)素（Va).基于此模型，可(ke)(ke)建立(li)氮在固(gu)相高氮不銹鋼體系中的(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)模型，以(yi)預(yu)測氮在固(gu)相中的(de)(de)(de)平衡氮含量(liang)或飽(bao)和(he)滲氮量(liang)并分(fen)析(xi)其(qi)影響(xiang)因素。

 考慮到固態與熔體的(de)不同，以Fe-Cr-Mn-N合(he)金體系為(wei)例，在固態合(he)金中各元(yuan)素(su)的(de)摩爾分數（xN、xi)可(ke)以轉化(hua)為(wei)相應(ying)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相中固相溶解度模型(xing)的(de)建立

   對于Fe-Cr-Mn-N系合金體系，在(zai)固態奧氏(shi)體（面心立方(fang)結構）相區，氣相和奧氏(shi)體相的(de)平衡(heng)方(fang)程可(ke)表(biao)達為(wei)

 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(jin)體(ti)(ti)系，在鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)（體(ti)(ti)心(xin)立(li)方結構）中，鐵晶格(ge)中每(mei)個填(tian)入(ru)間(jian)(jian)隙位(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)氮(dan)原子都會阻礙該(gai)間(jian)(jian)隙位(wei)(wei)置(zhi)的(de)(de)最近鄰的(de)(de)三個間(jian)(jian)隙位(wei)(wei)置(zhi)被其他氮(dan)原子占據。因此，氣相(xiang)(xiang)與鐵素體(ti)(ti)相(xiang)(xiang)的(de)(de)平衡方程可表達為(wei)下式(shi)：

 3. 合金中奧氏體數量和液相線的確定

  明(ming)確合金凝固過程的(de)(de)(de)相(xiang)(xiang)轉變，是(shi)通過模型計算(suan)(suan)氮固相(xiang)(xiang)溶解度的(de)(de)(de)一(yi)個(ge)重要(yao)基(ji)礎。其(qi)中(zhong)，確定鋼種的(de)(de)(de)液相(xiang)(xiang)線溫度TL和(he)奧氏(shi)體與鐵素體的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)或比例(li)尤為(wei)重要(yao)。近年來(lai)，研究人員(yuan)利用熱(re)力(li)學(xue)數(shu)據計算(suan)(suan)了(le)合金元素與相(xiang)(xiang)平衡的(de)(de)(de)關(guan)系，以鋼的(de)(de)(de)化學(xue)成分和(he)熱(re)處理(li)溫度作為(wei)計算(suan)(suan)奧氏(shi)體數(shu)量(liang)的(de)(de)(de)基(ji)礎，根據SGTE熱(re)力(li)學(xue)數(shu)據庫進(jin)行計算(suan)(suan)，得(de)出奧氏(shi)體線性方程式如下：

  根據(ju)鋼的化學成(cheng)分和固溶(rong)溫(wen)度，按此方程(cheng)(cheng)式即可計算出在不(bu)(bu)同溫(wen)度下(xia)的奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)數量，計算數據(ju)與實驗(yan)結(jie)果(guo)吻(wen)合得很(hen)好。吳忠忠等(deng)利用奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)線性(xing)方程(cheng)(cheng)和固溶(rong)實驗(yan)研(yan)究了不(bu)(bu)同固溶(rong)溫(wen)度下(xia)各相的含量，奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)線性(xing)方程(cheng)(cheng)理論計算的奧(ao)(ao)氏(shi)(shi)體(ti)數量與實驗(yan)值吻(wen)合得很(hen)好，精確度很(hen)高。

  利用固(gu)相(xiang)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)模(mo)型(xing)，可(ke)以方便地計算出Fe-Cr-Mn-N系合金在(zai)各(ge)溫(wen)(wen)度(du)區(qu)間的(de)(de)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)曲線(xian)。通過(guo)擬(ni)合前人的(de)(de)研究(jiu)(jiu)成果和(he)奧氏(shi)(shi)體線(xian)性方程(cheng)，可(ke)以確定固(gu)相(xiang)中鐵(tie)素(su)體含量為80%是(shi)鐵(tie)素(su)體和(he)奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)理論分界(jie)點(dian)，鐵(tie)素(su)體含量大于80%為鐵(tie)素(su)體區(qu)域(yu)，該分界(jie)點(dian)即為氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)曲線(xian)上(shang)鐵(tie)素(su)體全部轉變(bian)為奧氏(shi)(shi)體的(de)(de)拐點(dian)。根據鋼種的(de)(de)液(ye)(ye)相(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)度(du)，可(ke)以方便地確定氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)曲線(xian)上(shang)由液(ye)(ye)相(xiang)轉變(bian)為鐵(tie)素(su)體的(de)(de)拐點(dian)溫(wen)(wen)度(du)。鋼種不(bu)同(tong)，液(ye)(ye)相(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)度(du)的(de)(de)表達式也不(bu)盡(jin)相(xiang)同(tong)［54].在(zai)本(ben)研究(jiu)(jiu)中采用下式來計算鋼種的(de)(de)液(ye)(ye)相(xiang)線(xian)溫(wen)(wen)度(du)TL.

 4. 氮的(de)固相溶解度模型的(de)驗證

   利(li)用(yong)前人實(shi)驗(yan)數據，驗(yan)證氮的(de)固相(xiang)溶(rong)解(jie)度(du)模型(xing)的(de)準(zhun)確性。李(li)光強(qiang)等對氮在(zai)合金體系(xi)中的(de)溶(rong)解(jie)度(du)進(jin)行了實(shi)驗(yan)研究(jiu)，直接用(yong)高純氮氣(qi)在(zai)1473K、0.1MPa下高溫電阻(zu)爐內(nei)進(jin)行滲(shen)氮實(shi)驗(yan)，爐管兩(liang)端(duan)封閉以形成(cheng)穩(wen)定的(de)氣(qi)氛。該(gai)研究(jiu)的(de)實(shi)驗(yan)鋼種成(cheng)分(fen)和固相(xiang)滲(shen)氮后的(de)氮含量見表2-10。利(li)用(yong)上述氮溶(rong)解(jie)度(du)模型(xing)進(jin)行計算，其理論計算值(zhi)(zhi)與實(shi)驗(yan)值(zhi)(zhi)比(bi)較(jiao)如(ru)圖2-43所示，氮溶(rong)解(jie)度(du)的(de)模型(xing)計算值(zhi)(zhi)與測量值(zhi)(zhi)吻合良好。

  Kunze等對Fe17.26Cr6.42Mn和(he)Fe20.53Cr11.63Mn合金體(ti)系在(zai)不同氮氣壓(ya)力條件(jian)下(xia)，進行了低溫奧氏體(ti)、高(gao)溫奧氏體(ti)和(he)δ-Fe的固相(xiang)滲氮實驗(yan)研究。本模型的計算(suan)結(jie)果(guo)與其實驗(yan)結(jie)果(guo)的對比(bi)見圖(tu)(tu)2-44和圖(tu)(tu)2-45。從圖(tu)(tu)中可以看到，實驗(yan)值與模型的計算(suan)值吻合得(de)很(hen)好，尤(you)其在(zai)δ-Fe相吻(wen)合得更好(hao)。但對于Fe17.26 Cr6.42Mn合金體系在(zai)奧氏(shi)體相中(zhong)的實驗點偏(pian)離(li)計算(suan)曲線較(jiao)大，如圖2-44(a)所示。這可(ke)能是由于在(zai)建(jian)立模型的過程中(zhong)忽略了(le)δ-Fe相(xiang)和γ奧氏體兩相(xiang)共(gong)存階段溶(rong)解度的計(ji)(ji)算，導(dao)致(zhi)模型的計(ji)(ji)算值(zhi)(zhi)與實驗(yan)值(zhi)(zhi)存在一定(ding)的偏差。

二、固(gu)相(xiang)合金(jin)體系(xi)中氮溶解度模型的相(xiang)關(guan)研究

  面心立(li)方結構鐵(tie)中氮的(de)(de)濃度(du)可由奧氏(shi)體(ti)相與氮氣之間的(de)(de)平衡實驗(yan)得到，目前多數(shu)實驗(yan)都在912~1394℃范(fan)圍內，當溫(wen)度(du)更高時，固(gu)體(ti)表面的(de)(de)氣體(ti)成分(fen)具有(you)明顯的(de)(de)不確定性。Hillert和Jarl、曲英和Wada-Pehlk等分(fen)別(bie)給出(chu)了(le)鐵(tie)中氮濃度(du)與溫(wen)度(du)和氮氣壓力(li)的(de)(de)關系式：

  Tsuchiyama等(deng)將厚(hou)度(du)為0.25~3.0mm的(de)Fe-Cr-Mn 系合(he)金試(shi)樣(yang)(yang)置于0.1MPa的(de)氮(dan)(dan)(dan)氣氛中(zhong)，在1473K溫度(du)下(xia)滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)。滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)60min后，厚(hou)度(du)為0.25mm的(de)Fe12.5Cr 合(he)金試(shi)樣(yang)(yang)中(zhong)滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)反應達到平(ping)(ping)衡，試(shi)樣(yang)(yang)的(de)平(ping)(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)達到了0.30%,并且試(shi)樣(yang)(yang)的(de)平(ping)(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)隨著合(he)金中(zhong)鉻、錳元素(su)含(han)(han)量(liang)的(de)增加(jia)而逐漸增加(jia)，對于實驗Fe24.0Cr20.5Mn合(he)金，滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)反應平(ping)(ping)衡后試(shi)樣(yang)(yang)的(de)平(ping)(ping)均(jun)氮(dan)(dan)(dan)含(han)(han)量(liang)達到1.95%.此外，對固態滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)時鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)的(de)溶(rong)解(jie)度(du)計算模型進(jin)行了簡化(hua)，并通過(guo)固相滲(shen)(shen)氮(dan)(dan)(dan)實驗數(shu)據進(jin)行修正，給出了1473K、0.1MPa氮(dan)(dan)(dan)氣壓(ya)力下(xia)Fe-Cr-Mn系不(bu)銹鋼(gang)中(zhong)氮(dan)(dan)(dan)溶(rong)解(jie)度(du)的(de)近似表達式：

 在前人(ren)研(yan)究的基礎(chu)上，Kunze和Rothe[50]計(ji)算(suan)和推(tui)導(dao)了(le)氮(dan)在奧氏(shi)體Fe-Cr-Mn合金中的溶解度，氮(dan)的活度系數YN(以(yi)摩爾(er)分(fen)數表示）與(yu)溫(wen)度及氮(dan)在合金中的摩爾(er)分(fen)數xN存(cun)在如下關系：

  表2-11給出了1000~1200℃范圍內(nei)，N與合金元素Cr、Mn的活度(du)相(xiang)互(hu)作用(yong)系(xi)數和溫度(du)之間(jian)的關系(xi)。根(gen)據Wagner模(mo)型，超額(e)吉布(bu)斯自由能可以用(yong)活度(du)相(xiang)互(hu)作用(yong)系(xi)數表示為(wei)

三、固相(xiang)合金體(ti)系中氮(dan)溶解度的影響因素

  利用已建立(li)的氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在固相(xiang)不銹鋼中(zhong)的溶(rong)(rong)解度模型，可得出(chu)高(gao)氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)不銹鋼在凝固過程中(zhong)隨溫度變化時氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)在不同相(xiang)區的溶(rong)(rong)解度變化曲(qu)線，以明(ming)晰氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)氣分壓(ya)和(he)鉻(ge)、錳等典型合金(jin)元素對氮(dan)(dan)(dan)(dan)(dan)溶(rong)(rong)解的影(ying)響。

  研究結果表明，在(zai)(zai)凝固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)受相(xiang)轉(zhuan)變(bian)的(de)(de)影響明顯，在(zai)(zai)相(xiang)變(bian)點處氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)會(hui)有(you)突變(bian)。隨著(zhu)鋼液(ye)溫(wen)度(du)(du)的(de)(de)降低(di)，氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)會(hui)逐漸增(zeng)加；在(zai)(zai)凝固(gu)(gu)初期，δ相(xiang)的(de)(de)產生導致氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)急劇降低(di)；當鋼中(zhong)開始析出(chu)γ相(xiang)時，氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)又會(hui)增(zeng)大，并且(qie)隨著(zhu)γ相(xiang)的(de)(de)增(zeng)多，氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)逐漸增(zeng)大。固(gu)(gu)液(ye)兩相(xiang)區(qu)氮(dan)的(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)(du)最(zui)小，在(zai)(zai)析出(chu)的(de)(de)高溫(wen)鐵素體與液(ye)相(xiang)界面處最(zui)容易產生氮(dan)氣泡。在(zai)(zai)實際冶(ye)煉過(guo)程中(zhong)，8相(xiang)區(qu)的(de)(de)氮(dan)溶(rong)解(jie)度(du)(du)決定了在(zai)(zai)凝固(gu)(gu)過(guo)程中(zhong)是(shi)否產生氮(dan)氣孔(kong)。

 1. 氮(dan)氣壓力(li)對合金(jin)體系(xi)氮(dan)溶解度的影響(xiang)

   我們利用(yong)(yong)建立的(de)(de)(de)(de)氮(dan)(dan)在不銹(xiu)鋼(gang)(gang)熔(rong)(rong)體中及氮(dan)(dan)在γ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)、δ相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)和α相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)模型，對Fe-18Cr-18Mn合金體系(xi)(xi)(xi)在不同氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)（0.02MPa、0.1MPa和0.6MPa)條件(jian)下，氮(dan)(dan)在該(gai)合金體系(xi)(xi)(xi)不同相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)進(jin)行了計算，結果如(ru)(ru)圖(tu)2-46所示。隨著體系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)的(de)(de)(de)(de)增(zeng)加(jia)，δ-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)逐(zhu)漸減(jian)小(xiao)，當氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)增(zeng)至(zhi)0.6MPa時，8-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)完(wan)全消(xiao)失，凝固(gu)過(guo)程中氮(dan)(dan)直接由液相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)進(jin)入(ru)γ奧氏體相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)區(qu)。提(ti)高(gao)體系(xi)(xi)(xi)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)不僅(jin)可以提(ti)高(gao)各相(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)溶(rong)解(jie)度(du)，還可以減(jian)小(xiao)δ-Fe區(qu)域(yu)，有效地(di)抑制凝固(gu)過(guo)程中氮(dan)(dan)的(de)(de)(de)(de)析出。目前，常見的(de)(de)(de)(de)高(gao)氮(dan)(dan)鋼(gang)(gang)制備工藝基本(ben)上(shang)都是采用(yong)(yong)增(zeng)加(jia)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)壓(ya)(ya)力(li)，如(ru)(ru)高(gao)壓(ya)(ya)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下的(de)(de)(de)(de)感應(ying)熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)、高(gao)壓(ya)(ya)氮(dan)(dan)氣(qi)(qi)氣(qi)(qi)氛下的(de)(de)(de)(de)電渣重(zhong)熔(rong)(rong)、高(gao)壓(ya)(ya)電弧爐熔(rong)(rong)煉(lian)(lian)等。

 2. 合金成分對合金體(ti)系(xi)氮溶解度的影響

   研(yan)究(jiu)表明，Cr、Mn等常用合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)均能增大氮(dan)的(de)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)。為(wei)了探究(jiu)合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)含量(liang)(liang)(liang)(liang)對氮(dan)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)的(de)影(ying)響規律，Tsuchiyama等基于實驗繪制(zhi)了1473K、0.1MPa氮(dan)氣壓力(li)下Fe-Cr和(he)Fe-Mn二元(yuan)(yuan)合金(jin)的(de)平(ping)衡(heng)氮(dan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)與Cr或(huo)Mn含量(liang)(liang)(liang)(liang)的(de)關系(xi)［圖2-47(a)].結果表明，提高(gao)兩(liang)種元(yuan)(yuan)素(su)的(de)含量(liang)(liang)(liang)(liang)都增加(jia)(jia)了氮(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)，其中Cr元(yuan)(yuan)素(su)較Mn元(yuan)(yuan)素(su)更能有效地增加(jia)(jia)鋼中氮(dan)的(de)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)。例如，添(tian)加(jia)(jia)23%Cr可增加(jia)(jia)平(ping)衡(heng)氮(dan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)至超高(gao)氮(dan)（1%N)的(de)水平(ping)，而添(tian)加(jia)(jia)25%Mn時平(ping)衡(heng)氮(dan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)也(ye)(ye)僅(jin)能達到0.15%。圖2-47(b)所(suo)示的(de)等氮(dan)含量(liang)(liang)(liang)(liang)圖也(ye)(ye)證實了這一點，達到相(xiang)(xiang)同的(de)氮(dan)固(gu)(gu)相(xiang)(xiang)溶(rong)(rong)解(jie)(jie)度(du)(du)所(suo)需(xu)的(de)Cr含量(liang)(liang)(liang)(liang)明顯低于Mn含量(liang)(liang)(liang)(liang)。

   即便如此，Mn也是(shi)(shi)高氮(dan)(dan)鋼中(zhong)一種(zhong)重要的(de)合金(jin)元(yuan)素(su)，因此，Cr和(he)Mn同(tong)時添加對平(ping)衡氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)的(de)影響也是(shi)(shi)研究的(de)重點之(zhi)一。圖(tu)2-47(a)進一步(bu)出了(le)Fe-20Mn-Cr三元(yuan)基合金(jin)中(zhong)的(de)平(ping)衡氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)與(yu)Cr含(han)量(liang)(liang)的(de)關系(xi)。值得注意(yi)的(de)是(shi)(shi)，在Fe-20Mn-Cr合金(jin)中(zhong)實驗測量(liang)(liang)的(de)氮(dan)(dan)含(han)量(liang)(liang)，遠高于(yu)Fe-20Mn與(yu)Fe-Cr系(xi)氮(dan)(dan)溶解(jie)度(du)的(de)加和(he)。這(zhe)意(yi)味(wei)著(zhu)Cr和(he)Mn的(de)協同(tong)作用顯著(zhu)提高了(le)鋼中(zhong)氮(dan)(dan)的(de)溶解(jie)度(du)。這(zhe)反映了(le)Cr、Mn和(he)N這(zhe)三種(zhong)元(yuan)素(su)之(zhi)間存在相互(hu)作用，具體(ti)表(biao)現為(wei)溶解(jie)度(du)表(biao)達(da)式中(zhong)Cr、Mn元(yuan)素(su)對N的(de)二(er)階交叉活度(du)相互(hu)作用系(xi)數較大。

   除了合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)含量對(dui)氮(dan)溶解度高(gao)低的(de)影(ying)響，不(bu)銹鋼(gang)中不(bu)同合金(jin)元(yuan)(yuan)素(su)對(dui)凝固過(guo)程中不(bu)同相(xiang)區氮(dan)溶解度的(de)變化也具有顯(xian)著的(de)影(ying)響，一般可分為(wei)兩大類進行討(tao)論，即鐵素(su)體形成元(yuan)(yuan)素(su)（Cr、Mo和Si等）和奧氏體形成元(yuan)(yuan)素(su)（Ni、Mn、C和N等）。

   在(zai)0.1MPa下幾種Fe-Cr合(he)金中氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)隨著(zhu)溫度(du)(du)變化(hua)的規律如(ru)圖2-42所示。存在(zai)如(ru)下特(te)(te)點：隨著(zhu)凝(ning)固的進(jin)行，氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)在(zai)8-Fe 區(qu)(qu)域出現突(tu)降，到奧氏體(ti)區(qu)(qu)域氮含量又急劇增加。隨著(zhu)合(he)金中Cr含量的增加，氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)快速上(shang)升(sheng)，但在(zai)各溫度(du)(du)范圍中的上(shang)升(sheng)幅度(du)(du)不同(tong)，尤其在(zai)奧氏體(ti)區(qu)(qu)的升(sheng)幅特(te)(te)別大(da)。當(dang)Cr含量高(gao)于(yu)8.1%時，奧氏體(ti)區(qu)(qu)的氮溶(rong)解(jie)度(du)(du)已明顯大(da)于(yu)相(xiang)應(ying)液相(xiang)中氮的溶(rong)解(jie)度(du)(du)。同(tong)時，隨著(zhu)Cr含量的提(ti)高(gao)，凝(ning)固過程中8-Fe區(qu)(qu)域也逐漸增大(da)。

   相(xiang)(xiang)(xiang)反地(di)，鋼中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)奧(ao)氏(shi)體形成(cheng)元(yuan)素，可(ke)使凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong) δ-Fe 區域逐(zhu)漸減小。圖(tu)2-48(a)為不同(tong)Mn含(han)量(liang)鋼（合(he)金成(cheng)分見表2-12)中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度隨溫度變化的(de)(de)(de)(de)(de)曲線。結(jie)果表明：隨著Mn含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，在(zai)(zai)液相(xiang)(xiang)(xiang)與固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)中(zhong)(zhong)氮(dan)的(de)(de)(de)(de)(de)溶解(jie)度也會隨之增大；Mn是強(qiang)奧(ao)氏(shi)體形成(cheng)元(yuan)素，隨著Mn含(han)量(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)提(ti)高(gao)，凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)8相(xiang)(xiang)(xiang)區逐(zhu)漸減小，甚至可(ke)能(neng)消(xiao)失。從圖(tu)中(zhong)(zhong)8.0%Mn鋼的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)溶解(jie)度計(ji)(ji)算結(jie)果可(ke)以(yi)看出，在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)未出現8相(xiang)(xiang)(xiang)區。同(tong)時(shi)，利用建立的(de)(de)(de)(de)(de)固(gu)(gu)(gu)相(xiang)(xiang)(xiang)氮(dan)溶解(jie)度模型(xing)對Fe-4Cr-16Mn合(he)金進(jin)行了計(ji)(ji)算，結(jie)果如圖(tu)2-48(b)所示。從圖(tu)中(zhong)(zhong)可(ke)以(yi)看出，在(zai)(zai)Fe-4Cr-16Mn合(he)金體系(xi)從液相(xiang)(xiang)(xiang)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)的(de)(de)(de)(de)(de)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)也沒(mei)有(you)出現δ-Fe相(xiang)(xiang)(xiang)區，與文獻(xian)中(zhong)(zhong)報道一致。因此，適當提(ti)高(gao)合(he)金體系(xi)中(zhong)(zhong)奧(ao)氏(shi)體形成(cheng)元(yuan)素的(de)(de)(de)(de)(de)含(han)量(liang)，有(you)助于(yu)減少氮(dan)在(zai)(zai)其凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)(de)(de)析出趨(qu)勢，從而有(you)效避免高(gao)氮(dan)鋼在(zai)(zai)凝(ning)固(gu)(gu)(gu)過(guo)(guo)程(cheng)中(zhong)(zhong)氮(dan)氣孔的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)。