奥氏体形成过程
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2第二章 奥氏体及其形成n
金属固态相变
2.1 奥氏体的组织结构和性能
以往，将奥氏体定义为：碳溶入γ－Fe中的固溶体。 此定义不够严格。
严格地说：钢中的奥氏体是碳或各种化学元素溶入 γ－Fe中所形成的固溶体。其中C、N等元素存在于 奥氏体的间隙位置。或者晶格缺陷处。而原子尺寸 与Fe原子相差不大的合金元素则固溶于替换位置。 还有一些化学元素吸附于奥氏体晶界等晶体缺陷处。 奥氏体是多种化学元素构成的一个整合系统。
图2-5加热速度和温度对w （c）=0.18%钢奥氏体碳含 量不均匀的影响
金属固态相变
Wt%与at%的换算：
A元素的at％＝ B元素的at％＝
☓100% ☓100%
A、B为原子量；a，b分别为A、B两元素的wt％
金属固态相变
2.1.5奥氏体的性能
(1)奥氏体是最密排的点阵结构，致密度高，故奥 氏体的比容最小(与F、M比较)。因此，钢被加热到 奥氏体相区时，体积收缩，冷却时，奥氏体转变为 铁素体－珠光体等组织时，体积膨胀，容易引起内 应力。 (2)奥氏体的点阵滑移系多，故奥氏体的塑性好， 屈服强度低，易于加工塑性变形。钢锭或钢坯一般 被加热到1100℃以上奥氏体化，然后进行锻轧， 塑性加工成材。
图415085c钢在不同加热速度下的加热曲线连续加热平衡加热的热分析曲线示意图金属固态相变在快速加热情况下碳化物来不及充分溶解碳和合金元素的原子来不及充分扩散因而造成奥氏体中碳合金元素浓度分布很不均匀金属固态相变40在实际生产中可能因为加热速度快保温实际短而导致亚共析钢淬火后得到碳含量低于平均成分的马氏体
第2章 奥氏体及其形成
引言
钢被加热到奥氏体相区，得到奥氏体组织。 奥氏体状态，包括奥氏体晶粒大小，亚结构，成分， 均匀性以及是否存在其他相、夹杂物等，对于在随 后冷却过程中得到的组织和性能有直接的影响。 熟悉钢中的奥氏体的形成机理，掌握获得奥氏体状 态的方法，具有重要的实际意义和理论价值。
奥氏体的形成
RP
P 2
R
(2 6)
比界面能
R 球面曲率半径，如为平
图2-12 球面晶界长 大驱动力示意图
直晶界，R ，P 0。
公式2-6的推导:
面积为A的晶界如果移动dx 距离时,体系总的Gibbs自由能 变化为dGt ,则沿x方向有力P作 用于晶界上,构成晶界移动的驱 动力.
图2-13中A、B晶粒间的晶界 构成一曲率半径为R的球面.
2.2.4 连续加热时奥氏体的形成特点
图2-9 珠光体向奥氏体转变动力学曲线
奥氏体形成是在一个温度范围内完成的.
随加热速度增大,转变趋向高温,且转变温度范围 扩大,而转变速度则增大.
随加热速度增大,C,Fe原子来不及扩散,所形成的 奥氏体成分不均匀性增大.
快速加热时,奥氏体形成温度升高,可引起奥氏体 起始晶粒细化；同时,剩余渗碳体量也增多,形成奥 氏体的平均碳含量降低.
八面体间隙半径 0.52 Ǻ 碳原子半径 0.77 Ǻ →点阵畸变
图2-1 奥氏体的单胞
奥 氏 体 相 区 ： NJESGN包围的区域
GS线 ---- A3线 ES线 ---- Acm线 PSK线 ---- A1线
碳在奥氏体中的最大 溶 解 度 为 2.11wt% (10at%)
碳原子的溶入使 γ-Fe 的点阵畸变，点阵常数 随碳含量的增加而增大
形成温度升高,N的增 长速率高于G的增长速 率,N/G增大,可获得细小 的起始晶粒度.
形 成 温 度 升 高,Gγ→α/Gγ→k 增大,铁素 体消失时,剩余渗碳体量 增大,形成奥氏体的平均 碳含量降低.
图2-8 奥氏体等温形 成动力学曲线
影响奥氏体等温形成速度的因素：
1.加热温度的影响 1加热温度升高,∆T增大,形核速度I和长大速度G均增加； 2加热温度升高,奥氏体形成的孕育期变短,相变时间变短 3加热温度升高,奥氏体界面浓度差∆C减小,向F体和Fe3C的长大
奥氏体形成的四个步骤_奥氏体形成的影响因素
奥氏体形成的四个步骤_奥氏体形成的影响因素奥氏体是钢中最重要的组织之一，它具有良好的强度和硬度，被广泛应用于钢材的制造和加工过程中。
奥氏体形成的过程是复杂的，涉及多个步骤和影响因素。
下面将详细介绍奥氏体形成的四个步骤以及奥氏体形成的影响因素。
1.软化处理（预处理）：首先，将钢材加热到适当的温度范围进行软化处理。
在软化处理过程中，钢材中的残余应力被消除，晶粒被结晶，这为后续形成奥氏体提供了条件。
2.超韧化处理：在软化处理后，将钢材降温至室温以下，并加入适量的合金元素，如铬、钼等。
超韧化处理的目的是增加钢材的韧性和强度，为奥氏体的形成奠定基础。
3.过冷处理：在超韧化处理后，将钢材继续降温至高温区和过冷区之间的过渡区域。
在这个温度范围内，钢材中的亚稳相（如贝氏体、马氏体等）开始分解，形成奥氏体的种子晶粒。
4.贝氏体转变：在过冷处理的基础上，进一步降温至适当的温度，贝氏体开始转变为奥氏体。
贝氏体转变过程比较复杂，包括界面扩散、原子重排、晶格变形等多个步骤。
通过适当的温度和时间控制，可以得到理想的奥氏体组织。
1.合金元素的存在：合金元素对奥氏体形成有着重要的影响。
例如，铬可以提高钢材的耐蚀性和强度，钼可以提高钢材的硬度和耐热性。
合金元素通过改变钢中的相变温度及相变速率等参数，影响奥氏体的形成过程。
2.冷却速度：冷却速度是影响奥氏体形成最主要的因素之一、快速冷却可以促使钢材中的贝氏体转变为奥氏体，而慢速冷却则有利于贝氏体的形成。
冷却速度的选择根据所需的力学性能及材料的用途来确定。
3.退火温度和时间：退火温度和时间也会对奥氏体形成产生影响。
过高的退火温度会导致晶粒长大，影响奥氏体的结晶性能，而过低的退火温度则会使奥氏体的形成受到限制。
退火时间越长，奥氏体的形成越充分。
4.碳含量：碳是钢中最主要的合金元素，对奥氏体形成有着重要的影响。
在钢中，当碳含量超过一个临界值时（通常为0.8%~1.5%），奥氏体就会形成。
奥氏体的形成机制
从图9.1中的GS线可知，奥氏体中与铁素 体相平衡的碳含量随温度升高而下降。铁素 体中的最大碳含量为0.02%（在A1温度），而 为使铁素体转变为奥氏体，铁素体的最低碳 含量必须是：727℃为0.77%、740℃为0.66%、 780℃为0.40%、800℃为0.32%等等，均远远 高于铁素体中的最大碳含量。
奥氏体的形成机制
1. 奥氏体形核 2. 奥氏体晶核长大 3. 剩余碳化物溶解 4. 奥氏体均匀化
铁素体 体心立方
0.02%
奥氏体 面心立方
0.77%
渗碳体 复杂斜方
6.69%
由于奥氏体与铁素体及渗碳体的碳含量和点阵结构 相差很大，因此，奥氏体的形成是一个由α到γ的点 阵重构、渗碳体的溶解以及C在奥氏体中的扩散重 新分布的过程。
C ce m / γ
C cem/γ
Fe C3
Cγ /cem
G
γ
Q
Fe3 C E
γ
碳
αP
S
T1
含 量
Cγ /α
Cα /cem
α
C C C Cα / γ α/γ α/cem
γ /α
C γ/cem
Ccem/γ
Fe C3
C γ/cem
γ
αP
Cc e m / γ
Fe3 C
E
Cγ/cem
γ
碳
T1
含
量
S
γ
C C C α / γ α / ce m γ /α
扩散性相变
转变的全过程可以分为四个阶段
（1） 奥氏 体形 核
（2） 奥氏体 晶核长
大
（3） 渗碳 体溶
解
（4） 奥氏体 成分均
匀化
1．奥பைடு நூலகம்体形核
2第二章 奥氏体及其形成2
到一定大小后，晶粒长大趋势变缓，最后停止长大。 加热温度愈高，晶粒长大愈快。较为细小的奥氏体晶粒，
必须同时控制加热温度和保温时间。 较低温度下保温时，时间因素影响较小。 加热温度高时，保温时间的影响变大。 升高加.4.2 化学成分的影响
❖ 钢中的碳含量增加时，碳原子在奥氏体中的扩散速 度及铁的自扩散速度均增加。故奥氏体晶粒长大倾 向变大。在不含有过剩碳化物的情况下，奥氏体晶 粒容易长大。
由图可见，淬火温度一定时， 随着加热速度增大，相变时间 缩短，因而使奥氏体中的碳含 量差别增大，剩余碳化物的数 量也增多，导致奥氏体的平均 碳含量降低。
在实际生产中，可能因为加热速度快，保温实际短，而导致亚共析钢淬火 后得到碳含量低于平均成分的马氏体。在共析钢、高碳钢中，可能出现碳 含量低于共析成分的低碳马氏体、中碳马氏体及剩余碳化物等。这有助于 淬火钢的韧化。
❖ 如果在奥氏体晶界上有一个硬相微粒，设 为球形，半径为r，如图4－19所示。
❖ 如果在奥氏体晶界上有 一个硬相微粒，设为球 形，半径为r，如图4－ 20所示。
❖ 由于晶界向前移动，如图中所示，晶界从原 位置位移到新位置，则造成晶界的弯曲、变 长，增加了相界面面积为S，晶界能发生变化， 故界面能升高为Sσ。
分溶解，碳和合金元素的原子来不及充分扩
散，因而，造成奥氏体中碳、合金元素浓度
分布很不均匀 。
加热速度和淬火温度对40钢奥氏体内 高碳区最高碳浓度的影响。
由图可见，加热速度从50℃/s 到230℃/s,奥氏体中存在高达 1.4~1.7%C的富碳区，相对地 必然存在低于平均含碳量的贫 碳区，这对于奥氏体的冷却转 变将产生重要影响，具有一定 理论意义。
2.4 连续加热时奥氏体的形成特征
❖ 实际生产中，绝大多数 情况下奥氏体是在连续 加热过程中形成的。
必须同时控制加热温度和保温时间。 较低温度下保温时，时间因素影响较小。 加热温度高时，保温时间的影响变大。 升高加.4.2 化学成分的影响
❖ 钢中的碳含量增加时，碳原子在奥氏体中的扩散速 度及铁的自扩散速度均增加。故奥氏体晶粒长大倾 向变大。在不含有过剩碳化物的情况下，奥氏体晶 粒容易长大。
由图可见，淬火温度一定时， 随着加热速度增大，相变时间 缩短，因而使奥氏体中的碳含 量差别增大，剩余碳化物的数 量也增多，导致奥氏体的平均 碳含量降低。
在实际生产中，可能因为加热速度快，保温实际短，而导致亚共析钢淬火 后得到碳含量低于平均成分的马氏体。在共析钢、高碳钢中，可能出现碳 含量低于共析成分的低碳马氏体、中碳马氏体及剩余碳化物等。这有助于 淬火钢的韧化。
❖ 如果在奥氏体晶界上有一个硬相微粒，设 为球形，半径为r，如图4－19所示。
❖ 如果在奥氏体晶界上有 一个硬相微粒，设为球 形，半径为r，如图4－ 20所示。
❖ 由于晶界向前移动，如图中所示，晶界从原 位置位移到新位置，则造成晶界的弯曲、变 长，增加了相界面面积为S，晶界能发生变化， 故界面能升高为Sσ。
分溶解，碳和合金元素的原子来不及充分扩
散，因而，造成奥氏体中碳、合金元素浓度
分布很不均匀 。
加热速度和淬火温度对40钢奥氏体内 高碳区最高碳浓度的影响。
由图可见，加热速度从50℃/s 到230℃/s,奥氏体中存在高达 1.4~1.7%C的富碳区，相对地 必然存在低于平均含碳量的贫 碳区，这对于奥氏体的冷却转 变将产生重要影响，具有一定 理论意义。
2.4 连续加热时奥氏体的形成特征
❖ 实际生产中，绝大多数 情况下奥氏体是在连续 加热过程中形成的。
奥氏体形成过程
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当剩余渗碳体全部溶解后奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的原来存在渗碳体的区域碳浓度较高而原来存在铁素体的区域碳浓度较低只有继续延长保温时间使碳原子充分扩散才能得到成分均匀的单相奥氏体
以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。并讨论为 什么在铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解？
奥氏体的形成过程由Fe的晶格改组和Fe、C 原子的扩散，它包括四个阶段：
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（四）、奥氏体成分均匀化： 当剩余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原 来存在渗碳体的区域碳浓度较高，而原来存在铁素体的区域碳浓 度较低，只有继续延长保温时间，使碳原子充分扩散才能得到成 分均匀的单相奥氏体。
综上述共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散， 通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。
奥氏体核的形成； 奥氏体核的长大 剩余渗碳体溶解； 奥氏体成分均匀化
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（一）、奥氏体形核的形；奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体相界面 处通过扩散机制形成； （2）珠光体团交界处； （3）先共析铁素体/珠光体团交界处。 2、在上述位置优先在铁素体与渗碳体相界面处形核，这是由 于满足三个起伏：
2、碳原子在铁素体内部的扩散： 碳在奥氏体中的扩散的同时，在奥氏体中出现了碳的浓度梯 度（CA-Fe3C－CA-F），碳在铁素体中也 进行扩散,促使奥氏 体长大。由于F中与A交界的界面浓度CF-A原子向A一侧扩散， 使F中碳浓度升高，有利于向奥氏体的转化。
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（三）、剩余渗碳体溶解：
铁素体消失以后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分渗碳体称为剩余渗 碳体。 1、实验现象： （1）、F消失时，组织中的Fe3C还未完全转变； （2）、测定后发现A中含碳量低于共析成分0.77%。 2、原因： Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线，S点不在CA-F与CA- Fe3C中点，而 稍偏右。所以A中平均 碳浓度，即(CA-F + CA- Fe3C)/2低于S点成分。 当F全部转变为A后，多余的碳即以Fe3C形式存在。 通过随着保温时间延长或继续升温，剩余渗碳体通过碳原子的扩散，不 断溶入奥氏体中，使奥氏体的碳浓度逐渐接近共析成分。这一阶段一直 进行到渗碳体全部消失为止。
当剩余渗碳体全部溶解后奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的原来存在渗碳体的区域碳浓度较高而原来存在铁素体的区域碳浓度较低只有继续延长保温时间使碳原子充分扩散才能得到成分均匀的单相奥氏体
以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。并讨论为 什么在铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解？
奥氏体的形成过程由Fe的晶格改组和Fe、C 原子的扩散，它包括四个阶段：
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（四）、奥氏体成分均匀化： 当剩余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原 来存在渗碳体的区域碳浓度较高，而原来存在铁素体的区域碳浓 度较低，只有继续延长保温时间，使碳原子充分扩散才能得到成 分均匀的单相奥氏体。
综上述共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散， 通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。
奥氏体核的形成； 奥氏体核的长大 剩余渗碳体溶解； 奥氏体成分均匀化
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（一）、奥氏体形核的形；奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体相界面 处通过扩散机制形成； （2）珠光体团交界处； （3）先共析铁素体/珠光体团交界处。 2、在上述位置优先在铁素体与渗碳体相界面处形核，这是由 于满足三个起伏：
2、碳原子在铁素体内部的扩散： 碳在奥氏体中的扩散的同时，在奥氏体中出现了碳的浓度梯 度（CA-Fe3C－CA-F），碳在铁素体中也 进行扩散,促使奥氏 体长大。由于F中与A交界的界面浓度CF-A原子向A一侧扩散， 使F中碳浓度升高，有利于向奥氏体的转化。
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（三）、剩余渗碳体溶解：
铁素体消失以后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分渗碳体称为剩余渗 碳体。 1、实验现象： （1）、F消失时，组织中的Fe3C还未完全转变； （2）、测定后发现A中含碳量低于共析成分0.77%。 2、原因： Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线，S点不在CA-F与CA- Fe3C中点，而 稍偏右。所以A中平均 碳浓度，即(CA-F + CA- Fe3C)/2低于S点成分。 当F全部转变为A后，多余的碳即以Fe3C形式存在。 通过随着保温时间延长或继续升温，剩余渗碳体通过碳原子的扩散，不 断溶入奥氏体中，使奥氏体的碳浓度逐渐接近共析成分。这一阶段一直 进行到渗碳体全部消失为止。
简述对钢进行加热时奥氏体晶核的形成过程
简述对钢进行加热时奥氏体晶核的形成过程加热钢材时，会出现奥氏体晶核的形成过程。
奥氏体晶核的形成是钢材加热过程中的一种重要现象，它直接影响到钢材的性能和结构。
下面将详细描述钢材加热时奥氏体晶核形成的过程。
钢材加热过程中，温度的升高会导致晶粒的生长与晶界的迁移。
当钢材温度达到一定程度时，晶界会出现扩散和迁移，晶界上的原子会重新排列，形成新的晶界结构。
这个过程被称为晶界重构。
晶界重构过程中，晶界附近的原子会发生扩散，相邻的晶粒也会相互吸引。
当温度继续升高，晶界附近的原子会在晶界处形成一个新的晶核。
这个新的晶核就是奥氏体晶核。
奥氏体晶核的形成是一个动态的过程。
随着钢材温度的进一步升高，奥氏体晶核会逐渐增多并扩散到整个钢材中。
同时，原本存在的其他相也会发生相变，逐渐转化为奥氏体。
奥氏体晶核的形成过程与钢材的成分有关。
不同成分的钢材在加热过程中会出现不同的相变行为。
例如，含碳量较高的钢材在加热过程中容易形成大量的奥氏体晶核，而含碳量较低的钢材则相对较少。
此外，其他合金元素的存在也会对奥氏体晶核的形成产生影响。
奥氏体晶核的形成过程还受到加热速率的影响。
加热速率越快，晶界重构和奥氏体晶核的形成速度就越快。
这是因为加热速率的增加会加快晶界附近原子的扩散速度，使晶界重构过程加快。
总结起来，钢材加热过程中奥氏体晶核的形成是一个复杂的动态过程。
它受到钢材成分、加热温度和加热速率等因素的影响。
了解奥氏体晶核的形成过程对于钢材的热处理和性能改善具有重要意义。
通过控制加热条件和合理选择钢材成分，可以有效地控制奥氏体晶核的形成，从而获得理想的钢材性能。
材料热处理原理第二章 奥氏体的形成
• 奥氏体的形成速度：形核率I 和长大速度G
转变温度/℃
740 760 780 800
共析碳钢
形核率I /(1/mm3s)
长大速度 G/(mm/s)
2280
0.0005
11000
0.010
51500
0.026
616000
0.041
转变一半所需 时间/s 100 9 3 1
• T，形成速度增大
1. 奥氏体等温形成动力学
结构： 体心立方 复杂斜方 面心立方
C含量： 0.02% 6.69% 0.77%
奥氏体A(γ)
Acm A3
A1
奥氏体的形成： （1） 的点阵重构 （2）渗碳体的溶解 （3）C在中的扩散重新分布
1. 奥氏体形核
G -Vgv S V < 0
V•gv :新奥氏体与母相之间的体积 自由能之差，加热相变的动力
T，有利于改善淬火钢尤其是淬火高碳工具钢的韧性。
1. 奥氏体等温形成动力学
• ②碳含量的影响
– 钢中碳含量愈高，奥氏体形成速度就愈快。
原因：
**碳含量增高时，碳化物数量增多，铁素体与渗碳体的相
界面面积增大，因而增加了奥氏体的形核部位，使形核率增 大。
**同时，碳化物数量增多后，使碳的扩散距离减小， ** 随奥氏体中碳含量增加，碳和铁原子的扩散系数增大
1. 奥氏体等温形成动力学
• T
C / - C /
形核所需C浓度的起伏
，有利于提高形核率
• 因此，T，相变过热 度增加，形核急剧增 加 （I>G)，有利于形 成细小的奥氏体晶粒。
1.奥氏体等温形成动力学
(2) 长大速度G • 等温转变
G
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以共析钢为例，说明奥氏体是怎样形成的。并讨论为 什么在铁素体消失的瞬间，还有部分渗碳体未溶解？
奥氏体的形成过程由Fe的晶格改组和Fe、C 原子的扩散，它包括四个阶段：
奥氏体核的形成； 奥氏体核的长大 剩余渗碳体溶解； 奥氏体成分均匀化
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（一）、奥氏体形核的形成 ： 1、形核位置： （1）F/Fe3C界面；奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体相界面 处通过扩散机制形成； （2）珠光体团交界处； （3）先共析铁素体/珠光体团交界处。 2、在上述位置优先在铁素体与渗碳体相界面处形核，这是由 于满足三个起伏：
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（二）、奥氏体核的长大：
1、碳原子在奥氏体中的扩散：
C A：奥氏体的碳浓度，0.77%； CA-F：奥氏体中靠近铁素体一侧含碳量（GS线）； CA- Fe3C：奥氏体中靠近渗碳体一侧含碳量（ES线）； CF-A：铁素体中靠近奥氏体一侧含碳量（GP线）； CF- Fe3C：铁素体中靠近渗碳体一侧含碳量（QP的延长线）； Fe3C：渗碳体的碳浓度，6.69%。
（1）、界面上存在浓度结构起伏；相界面处存在碳的浓 度起伏；轻易满足形成奥氏体所需的碳浓度。相界面处存在结 构起伏；
（2）、界面存在缺陷，能量高，提供能量起伏；此处原 子排列紊乱，位错、空位浓度较高，轻易满足形成奥氏体所需 的能量；
（3）、有渗碳体溶解后的碳原子补充。
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3、有时在铁素体内部也能形核，只要满足： （1）、温度高，提供足够的相变驱动力； （2）、有嵌镶块，提供足够的浓度条件和晶核尺寸。 4、奥氏体形核(在加热不快，温度不高的条件下)：有铁原子和碳 原子扩散机制。
2、碳原子在铁素体内部的扩散： 碳在奥氏体中的扩散的同时，在奥氏体中出现了碳的浓度梯 度（CA-Fe3C－CA-F），碳在铁素体中也 进行扩散,促使奥氏 体长大。由于F中与A交界的界面浓度CF-A原子向A一侧扩散， 使F中碳浓度升高，有利于向奥氏体的转化。
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（三）、剩余渗碳体溶解：
铁素体消失以后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分渗碳体称为剩余渗 碳体。 1、实验现象： （1）、F消失时，组织中的Fe3C还未完全转变； （2）、测定后发现A中含碳量低于共析成分0.77%。 2、原因： Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线，S点不在CA-F与CA- Fe3C中点，而 稍偏右。所以A中平均 碳浓度，即(CA-F + CA- Fe3C)/2低于S点成分。 当F全部转变为A后，多余的碳即以Fe3C形式存在。 通过随着保温时间延长或继续升温，剩余渗碳体通过碳原子的扩散，不 断溶入奥氏体中，使奥氏体的碳浓度逐渐接近共析成分。这一阶段一直 进行到渗碳体全部消失为止。
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பைடு நூலகம்
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（四）、奥氏体成分均匀化： 当剩余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原 来存在渗碳体的区域碳浓度较高，而原来存在铁素体的区域碳浓 度较低，只有继续延长保温时间，使碳原子充分扩散才能得到成 分均匀的单相奥氏体。
综上述共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散， 通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。
奥氏体的形成过程由Fe的晶格改组和Fe、C 原子的扩散，它包括四个阶段：
奥氏体核的形成； 奥氏体核的长大 剩余渗碳体溶解； 奥氏体成分均匀化
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（一）、奥氏体形核的形成 ： 1、形核位置： （1）F/Fe3C界面；奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体相界面 处通过扩散机制形成； （2）珠光体团交界处； （3）先共析铁素体/珠光体团交界处。 2、在上述位置优先在铁素体与渗碳体相界面处形核，这是由 于满足三个起伏：
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（二）、奥氏体核的长大：
1、碳原子在奥氏体中的扩散：
C A：奥氏体的碳浓度，0.77%； CA-F：奥氏体中靠近铁素体一侧含碳量（GS线）； CA- Fe3C：奥氏体中靠近渗碳体一侧含碳量（ES线）； CF-A：铁素体中靠近奥氏体一侧含碳量（GP线）； CF- Fe3C：铁素体中靠近渗碳体一侧含碳量（QP的延长线）； Fe3C：渗碳体的碳浓度，6.69%。
（1）、界面上存在浓度结构起伏；相界面处存在碳的浓 度起伏；轻易满足形成奥氏体所需的碳浓度。相界面处存在结 构起伏；
（2）、界面存在缺陷，能量高，提供能量起伏；此处原 子排列紊乱，位错、空位浓度较高，轻易满足形成奥氏体所需 的能量；
（3）、有渗碳体溶解后的碳原子补充。
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3、有时在铁素体内部也能形核，只要满足： （1）、温度高，提供足够的相变驱动力； （2）、有嵌镶块，提供足够的浓度条件和晶核尺寸。 4、奥氏体形核(在加热不快，温度不高的条件下)：有铁原子和碳 原子扩散机制。
2、碳原子在铁素体内部的扩散： 碳在奥氏体中的扩散的同时，在奥氏体中出现了碳的浓度梯 度（CA-Fe3C－CA-F），碳在铁素体中也 进行扩散,促使奥氏 体长大。由于F中与A交界的界面浓度CF-A原子向A一侧扩散， 使F中碳浓度升高，有利于向奥氏体的转化。
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（三）、剩余渗碳体溶解：
铁素体消失以后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分渗碳体称为剩余渗 碳体。 1、实验现象： （1）、F消失时，组织中的Fe3C还未完全转变； （2）、测定后发现A中含碳量低于共析成分0.77%。 2、原因： Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线，S点不在CA-F与CA- Fe3C中点，而 稍偏右。所以A中平均 碳浓度，即(CA-F + CA- Fe3C)/2低于S点成分。 当F全部转变为A后，多余的碳即以Fe3C形式存在。 通过随着保温时间延长或继续升温，剩余渗碳体通过碳原子的扩散，不 断溶入奥氏体中，使奥氏体的碳浓度逐渐接近共析成分。这一阶段一直 进行到渗碳体全部消失为止。
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பைடு நூலகம்
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（四）、奥氏体成分均匀化： 当剩余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原 来存在渗碳体的区域碳浓度较高，而原来存在铁素体的区域碳浓 度较低，只有继续延长保温时间，使碳原子充分扩散才能得到成 分均匀的单相奥氏体。
综上述共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散， 通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。