铁-氮系统
平衡图
凝结的铁-氮系统在0.1MPa高压下的平很稳固阶段为（1）末端立方晶格固体溶液，代表有铁，（alpha;铁）或者（delta;铁），特别是在低于912℃与高于1394℃的情况下有更多的名称；（2）面心立方固体代表有奥氏体铁或（gamma;铁），在912到1394℃中有着一个稳定范围的延伸；（3）面心立方氮化物，奥氏体氮化铁或者，有一个20%氮构成的狭窄范围；（4）氮化钙，ε，有一个镍从15%到至少33%的广泛构成范围;还有（5）斜方晶系的氮化物，氮化亚铁或者xi;，由33%甚至更多的氮构成。
此外，亚铁和铁的叠氮化物是同步的，可能是压缩系统的平衡相。在0.1MPa高压下的非平衡相有（1）体心正方晶格，或者；（2）马氏体或者。在高气压下，六边形，（），是稳定的。
表一代表了对Fe-N系统平衡图进行的评估。在图中的特别点在表一种已经指出，结晶结构和晶格点阵参数数据在表2和表3中已经特别给出。
在浓缩系统间的固相，只有N浓度较小的终端溶液与气态双原子氮，平衡。的解离，生成，相应的逸度对于有非常高的平衡压力，常用于产生相，而其他方法不易获得。一旦有不同的固相产生，然而，在传统技术下是有可能建立浓缩系统的平衡图。在实验条件控制下，的混合物可能与相的N含量有关，并可用于确定相边界。涉及氨的反应有：与
随着温度的升高，后者占主导地位。与元素的解离在1000℃以上非常剧烈，因此不能向Fe提供大量的N。含0.5%N以上相的实验数据被限在810℃以下。N的稀溶液的气固平衡和气液平衡在之后讨论。
终端固溶液，。在富氮边界，（）和（）在912到592℃的范围内共存[75Hil],低于592℃在0.1MPa压力下稳定致密的Fe-N体系中与共存。实验数据如图2所示。与（）共存的相为（），从1394到1495℃左右为包晶平衡，到1538℃左右为液相。哪怕在没有任何实验数据的情况下，在计算下也很显然的可以提出的包晶的存在和位置为[80Gab].
采用化学方法测定了Fe-N共缩合系统中与（）平衡共存的（）组分有[50Par],[55Bur],[55Cor],[56Pit],[56Raw]（表4）。没有发现更多更近期的数据。在675℃以上，[56Raw]的结果与其他研究人员的结果存在一个小但显著的系统差异。与[56Raw]的内部摩擦结果相比，后者的X射线衍射和金相数据更为理想。除了[55Bur]和[56Pit]在590℃和695℃的单独点外，各优选值之间有很好的一致性，通过这些一致性可以绘制出图2中的曲线。正如[75Hil]和[79Agr]在它们的热力学分析中宣称的，在近592℃下直接测量并不明显支持逆行溶解性曲线的存在。
低于592℃的含饱和（）组分已经被广泛地测定了。大多数早期数据（如，[28Hag1],[29Hag]和[30Eis]）是不准确的，因为它们的X射线衍射测量在低N浓度下不敏感。然而，来自电阻测量的[30Kos]值接近现代值。热力膨胀法和热磁法的结果大致正确，但结果分散于[34Por,36Sef]。机械松弛（内部摩擦）法首先由[59Dij]确定该边界，此后重复使用[54Ast1,54Ast2,55Fas1,55Fas2,56Raw,61Car,61Col,61Kam,62Nac,66Nac,68Ima]。在其中一些测量中，可能发生了与校准有关的系统误差。通过[50Bor,54Ast2]的量热法、[50Par,55Bur]的X射线衍射观察第二相发生的开始、平衡态N含量与热力学N活力[55Cor,64Wri]的关系的不连续性以及电阻[77Abi]也测定了边界（表4）。
[50Bor],[54Ast2]和[61Car]的数据与其它测量的溶液度有较大的偏高，在评估中只给予了很少的考虑。一些研究[50Par,55Bur,55Cor,55Fas2]只获得了350℃以上的数据；其它涉及350℃以下的测量[61Col,61Kam,62Nac,66Nac,77Abi]。[59Dij],[56Raw]和[68Ima]的数据都在这两个范围内。[49Dij]低于350℃下的数据与高于350℃的数据推断不符，可能不可靠。在较高的范围内,[50Par],[55Bur](590℃除外)测得的的溶解度在[55Fas2]测得值的10%以内，而550℃时，[56Raw]的溶解度比[50Paw]高12%，且在较低温度下边界增大。未发表的数据为[64Wri]在400,450和500℃的N含量，即，0.097,0.156和0.208，特别是，也和[55Fas2]的值吻合较好。[68Ima]的数据在500℃及以上与[55Fas2]一致，但在较低温度下向更高的值发散，甚至超过了400℃以下的[56Raw]的值。在[62Nac]和[66Nac]数据较低的情况下，在（氮比重的对数）和（温度的倒数）图上，[66Nac]显示[55Fas2]的溶解性几乎是共线的。[77Abi]数据比300℃以下的[55Fas2]推断反应一致高19%。在100℃时，[61Col]有含氮0.0016的单一数据点，远低于大多数其它数据的温度范围，但在此范围内，[55Fas2]有含0.001，[66Nac]从180到580℃有合适的数据。
饱和溶液（）中N浓度对数和绝对温度倒数的线性关系预期不会低于480℃，的居里点为[55Fas2]。然而，线性并未有到偏离。图2中表示饱和（）相对于的组分的直线由式[55Fas2描述，这里通过wt.%N到at.%N的转换进行了修正，因子是55.847/14.0067:
其中T和N浓度在K和at.%N中，建议温度在300℃以上。
在50℃到300℃下采用[49Dij]、[54Ast]、[55Fas2]、[61Car]、[61Col]、[61Kam]、[62Nac]、[66Nac]和[73Sak]测定了（）相对于饱和中N浓度。[54Ast2],[61Car],[61Col],[49Dij]和[62Nac]在135℃下的数据与其他数据相当一致，不太可能存在误差。[55Fas2]将一个方程拟合到它的数据中，这里通过将wt.%N转换为at修改了这个方程，因子是55.847/14.0067：
其中T和在K和at.%N中。在50℃时，用该方程计算得溶解性比最新[73Sak]计算的溶解液浓度低73%，但在300℃时仅低了9%：
[73Sak]认为，当他们对[55Fas2]方程式进行校正时，差异减小了。他们认为[66Nac]的直线为[61Kam]，其中没有进行分析描述，近似的认为：
用[55Fas2]和[73Sak]方程计算的溶解度值在50到300℃时与用该方程计算得溶解度值相差不到2倍，此处采用该方程作为折中。
终端固溶体，（）。在592℃时，（）与（）、处于共析平衡状态，在极低温度下凝聚态Fe-N体系中稳定存在。在富铁边界从592到912℃，包括1394℃以上时，（）与（）或共存。在富氮边界，（）在592℃到650℃公晶范围内与共存，650℃以上与相共存。下共析体位于8.8%N含量和5914℃时的[30Eis]、[30Leh2]。它们的数据被推倒590℃，[50Par]得到相同的共析体组成。共析体用其他方法在误差范围内达成一致，但分别位于586.50.5℃和8.6%的N含量[68Wil]。[69Wil]点的拟合不如[30Eis]和[33Leh2]点与可用的单变量数据。
由[30Eis]、[30Leh2]、[50Par]、[62Sch]和[70Atk]报到了（）与（）共存的成分（表5），但在810℃——在720到912℃之间只有一个点[70Atk]。温度低于720℃时，温度适中（图3）。该曲线不支持任何标准数据集，这条基于实验数据的直线与[75Hil]的计算直线略有偏差，特别是在共析体附近。
在1394℃以上，与共存的（）的平衡成分显然没有经过实验测定。[80Gab]的计算表明（）、和液体之间存在包晶平衡。
除边界两端各点[30Eis]之外，（）与Fe、N在592℃到650℃共晶间共存的组成数据仅为[30Leh2]和[50Par](表5)。[50Par]的数据是首选的，因为（）与在650℃以上共存，因此在650℃共晶与相交边界处更适合（图3）。
对于（）共存的部分，在675℃以上分散的[30Eis]、[50Par]和[70Atk]（表5）与所画的曲线非常接近（图3）。在675℃到650℃间，曲线位于[30Eis]和[70Atk]之间的点，每个点的偏差都小于0.2%N含量。
如下所述，（）可以通过淬火保持在其稳定范围以内。在亚稳态下，当温度低于稳定范围时，它会转变为稳定的产物。亚稳态（）的进一步冷却引起马氏体相变，由此产生的马氏体不是稳定性。
采用[50Bos]、[50Par]、[65Ima]、[67Bel2]和[68Bel]测定马氏体起始温度（）。的温度随N含量的增加而降低，室温下N含量为8.60.4%。因此（）大于8.6%N易于制备并在环境条件下保存。
。该相的存在由[23Fry]确定，[28Hag1]、[28Hag2]、[28Osa]、[29Osa]和[29Eps]证实。它的组成范围很窄，但很客观。在富铁的一面，它共存于与反应温度在592℃以下的（），与（）反应温度在592到650℃之间，与反应温度在650到680℃之间。实验边界数据如图4所示。与（）共存的成分仅在400℃以上测得（表6）。所有的研究都一直认为，该边界的N浓度随着温度的升高而降低，但1%N是最低和最高数据集，即[65Nau]和[69Gra]。[29Hag]、[30Eis]、[30Leh2]、[50Par]和[55Bur]都在这个范围内。调查[69Wri]和[69Gra]的构造是为了决定这一边界，它们彼此非常一致，在550℃处的点为[46Gui]。这些数据被用来作为确定当前边界的主要依据，从[30Leh2]线到[30Leh2]的位移从不大于0.4%N，与它的单相组成表没有冲突。在592℃下所采用的边界在其实验范围之外的迅速扩展到19.3%N。
只有[30Eis]、[30Leh2]和[50Par]再加上[55Bur]和[65Nau]的数据可以用于（）共存的分界（表6），[50Par]和[30Leh2]的数据与它们的发现一致，即N浓度在592到650℃之间没有变化。[30Eis]报道了在这一范围内，N浓度随温度的升高而增加，但这可能是由于它们在650℃时错误地报告了一种对包晶平衡的适应。在592到650℃之间,[50Par]和[30Leh2]的边界分别低于此处592℃采用的19.3%N含量约1和0.5%。虽然这些文献中没有使用这些值，但这里假定它们对N浓度常数的观测基本上是正确的，因此在（）存在下，从592到650℃N浓度为19.3%。
从650℃共晶平衡到到的同余转化，富铁与共存的实验数据仅为[30Leh2]、[50Par]和[55Bur]（表6）。N含量只在点[50Par]很低（在650℃下18.2%N）。[30Leh2]同余点在19.4%N和6728℃与[55Bur]的结果略有不同，在680℃处存在小范围的成分存在，在富铁侧为19.4%。在[50Par]的数据中发现进一步的证据表明，在672℃以上存在一致性，其中在675℃时，与组成不同的共存。
尽管[75Hil]对已有的实验数据进行了热力学分析，认为同余点的温度为684℃，但其精度可能受到假设的同余成分的近似影响而达到20%N含量。当考虑富铁和富氮边界的收敛时，19.5%N似乎是最可能的。[Hansenl]选择的同余温度6805℃为最佳选择，但不能确定。
的富氮边界有[30Eis]、[30Leh2]、[46Gui]、[55Bur]、[69Gra]和[69Wri]确定（表6）。当温度在400℃及以上时，是有数据点均在1.0%N以下的波段内。由于前面提到的原因，采用450到575℃的[69Gra]数据作为边界的主要依据，与[69Wri]的500℃点基本一致。
把这个边界从575℃扩展到同余点19.5%N在680℃下时，如图所示，总是比从[30Leh2]下开始的小0.2%N。
。[29Hag]和[28Sal]证实了该相的存在。所观察到的成分范围大约在15到33%之间（图5和图6）。在其最低N浓度时，该相与（）处于平衡状态。这共存发生于650℃以上的共析点，但只研究到675℃。在其最高N浓度下，与共存。但由于在极高下对相的保留存在实际限制，这个边界只在约500℃以下被观察到。与共存的边界温度在680℃时达到最大值，与一致。它落在富铁边界有650℃共析体，（）与在富氮一边受到观察的限制，约为350℃。除了在共析点本身，只有一个基准[50Par]影响与（）共存(表7)。调查人员中对[30Eis,30Leh2,50Par]中650℃是共析温度没有异议。根据X射线衍射数据，[30Eis]的主要判断是在650℃实际是一种包晶平衡，但他也报道了相互矛盾的数据共析分解为15.5N含量。[30Leh2]和[50Par]将共析化合物分别置于15.8%和16%N含量处。由于[50Par]的数据点有点向低N侧倾斜的趋势，因此[30Leh2]位置略好。假设[50Par]数据点在650℃和675℃时组成不同是正确的，此处使用的675℃值为15.5%N，而不是15.4%N，这是原始的[50Par]值。
只有[30Leh2]和[50Par]对的成分进行了研究，在富铁侧适合组成（表7）。线绘制渐变采用的坐标650℃共析和680℃全等变换符合[30Leh2]在664℃的点，但表明N值在670℃高于[50Par]。
用[30Eis]、[30Leh2]、[31Bru]、[50Par]、[59Bur]、[65Nau]和[77Dec2]测定了-同余量富N侧的与Fe、N的组分（表7）。除了550℃点为[77Dec2]，444℃点为[31Bru]外，当温度高于600℃时，[50Par]点表示边界的N浓度略低于[55Bur]点
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资料编号：[3356]
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