一、固相无扩散和完全扩散效应
含铬镍不锈钢在凝固过程中，根据元素铬和镍当量浓度比凝固模式可分为以下四类。
在平衡和Scheil凝固过程中，D1~D5铸锭内，［％N]uiq随固相质量分数的变化趋势完全一致。以D1为例，对平衡凝固而言［图2-51(a)],贫氮相（铁素体相δ)的不断形成［78],导致氮在残余液相中大量富集，［％N]iq快速增大，直到固相质量分数达到0.96左右。随后，富氮相（奥氏体相γ和AIN)持续形成，由于富氮相中氮的平衡分配系数和溶解度均大于贫氮相［25,771,致使［％N]iq的增长速率陡降，致使［％N]iq在随后的凝固过程中几乎保持不变。氮、镍和锰一起富集在富氮相γ奥氏体中，且富氮相γ奥氏体中氮质量分数明显大于贫氮铁素体相δ,差值可达0.28%.在Scheil凝固过程中，［％N]1iq变化规律如图2-51(b)所示，当固相质量分数小于0.97时，［％N]iq随着固相质量分数的增加而快速增大，随后［％N]iq增长速率陡降，同时［％N]iiq也随之发生断裂式下降，明显区别于平衡凝固。与平衡凝固相比，由于Scheil凝固固相无扩散，导致氮、锰、铬和钼在残余液相中的富集程度明显大于其在平衡凝固中的富集（图2-52),促进了氮化物［密排六方（hcp)相］的形成，进而致使［％N]iq发生断裂式下降［图2-51(b)]。
凝固过程中相的种类以及成分对残余液相中氮偏析有至关重要的影响。富氮相（奥氏体相γ、AIN和hcp相）的持续形成，减小了枝晶干与枝晶间残余液相之间氮质量分数的差距，进而减轻了枝晶间残余液相中氮偏析，有助于避免钢液中氮气泡大范围地形成和长大，与Makaya等的研究一致。因此，富氮相（奥氏体相γ、AIN和hcp相）的形成有利于抑制钢中氮气孔的形成。
二、固相反扩散效应
碳、氮等间隙原子，其固相扩散系数较大，其实际微观偏析程度处于固相无扩散和固相完全扩散条件元素偏析之间，为了更好地贴合实际情况，基于C-K模型，可做以下假设，建立一种适合高氮钢凝固溶质再分配的模型。
（1)Fe-N相图的液相线和固相线是直线。
（2)液相完全扩散，固相不完全扩散。
（3)固－液界面的推进速度呈抛物线状。
（4)溶质元素在固相中的扩散存在边界层。
（5)溶质横向分布均匀。
（6)忽略其他元素的偏析。
（7)不考虑凝固过程中氮析出的损失。
高氮钢在凝固过程中，随着凝固的进行，凝固界面固相氮浓度可表示为
从图中可以看出，随着凝固的进行，氮浓度逐渐增大，且固相率越大时，氮浓度增加得越快。当前沿氮浓度超过其饱和值时，便会有氮气泡析出的可能。从微观偏析方程（2-114)可以看出，影响微观偏析的因素只有凝固参数α和偏析参数k,下面就这两方面进行讨论分析。
1. 凝固参数α
由凝固参数的表达式可以看出，a值的大小与氮在该钢中的固相扩散系数、钢的固相线温度、液相线温度及冷却强度有关。对于特定的钢种，α值是在一定范围的。如高氮钢，α为2~3[82](图2-54阴影分），偏析程度Dp可以达到5%,α越小，偏析越严重，在高氮钢熔炼过程中应该尽量避免氮偏析。但对于修正后的α,α值的变化对偏析程度影响较小。
2. 分配系数k
分配系数的表达式是k=Cs/C,是凝固过程中固相浓度与液相浓度的比值。它是表征元素是否易偏析的参数。碳、硫、磷等都是非常容易偏析的元素，且这些元素在不同的固相（如8-Fe相、奥氏体相）中偏析系数是不同的。对于要研究的氮元素，它在奥氏体中的偏析系数要大于在铁素体中的偏析系数，氮在铁素体中的分配系数一般取0.38,在奥氏体中的分配系数一般取0.48,分配系数越小，偏析程度越严重。另外，分配系数还与凝固条件（如凝固速率、扩散边界层厚度）等相关。
