奥氏体形成过程
2第二章 奥氏体及其形成n
金属固态相变
共析钢奥氏体等温形成图(TTA)
共析碳钢中奥氏体刚刚形 成，铁素体刚刚消失之际， 还存在剩余碳化物，继续 等温将继续溶解，碳化物 溶解完毕后，奥氏体成分 是不均匀的。均匀化还需 要较长的时间。
金属固态相变
2.3.2亚共析碳素钢的等温TTA曲线
图2-9 0.1%C 钢TTA曲线
图2-10 0.6%C钢TTA曲线
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
式中，K—比例常数； D—碳在铁素体和奥氏体中的扩散系数；
Dc/dx -碳在铁素体、奥氏体中的浓度梯度；
—奥氏体与铁素体相界面间的浓度差 式中的负号表示下坡扩散。
金属固态相变
由于渗碳体中的浓度梯度等于零，则奥氏体向渗碳 体推移速度为：
金属固态相变
图2-12SEM T8钢 奥氏体形成后残留大量渗碳体片
金属固态相变
奥氏体晶格参数与含碳量的关系
金属固态相变
2.1.3 奥氏体中的亚结构
任何一个奥氏体晶粒，均非完整的晶格，总是存在晶体缺 陷，如空位、位错、层错、亚晶和孪晶等。这些缺陷具有 缺陷能或畸变能。在珠光体转变为奥氏体的过程中，会形 成相变孪晶。众所周知，在外力作用下以孪生方式可以形 成形变孪晶。在高温加热奥氏体化时，没有外加应力，形 成的奥氏体中存在孪晶,此属相变孪晶或退火孪晶；这些孪 晶的形成机理尚不清楚，研究报道甚少。 退火孪晶的形貌特征是：
简述钢的奥氏体化过程
简述钢的奥氏体化过程
钢是一种重要的金属材料，具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，被广泛应用于建筑、航空航天、汽车制造等领域。而钢的奥氏体化过程是钢材在加热和冷却过程中发生的一种相变现象，对钢的性能和组织结构具有重要影响。
奥氏体是一种具有面心立方结构的铁素体相，由于其具有优异的强度和韧性，是钢材中最理想的相之一。奥氏体的形成需要通过加热钢材到一定温度，使其达到奥氏体化温度，然后进行充分保温，使钢材内部的组织结构发生相变，生成奥氏体。
钢的奥氏体化过程主要分为两个阶段：加热阶段和冷却阶段。
在加热阶段，钢材被加热到奥氏体化温度以上。奥氏体化温度是指钢中的铁素体相开始转变为奥氏体相的温度，不同种类的钢具有不同的奥氏体化温度。在加热过程中，钢材的晶粒逐渐长大，晶界开始消失，原来的晶粒边界消失，晶粒内部的原子重新排列形成新的晶粒。当钢材达到奥氏体化温度时，钢材内部的组织结构由原来的铁素体相向奥氏体相转变。
在冷却阶段，钢材被迅速冷却至室温以下。冷却速度是影响奥氏体化过程的重要因素。快速冷却可以使奥氏体相稳定下来，形成细小的奥氏体晶粒。缓慢冷却则容易使奥氏体相转变为其他相，如贝氏体和马氏体。冷却过程中，钢材内部的组织结构发生再次相变，由
奥氏体相向其他相转变。冷却速度越快，奥氏体相的含量越高，晶粒尺寸越小，钢材的硬度和强度也就越高。
奥氏体化过程对钢的性能和组织结构具有重要影响。奥氏体相具有优异的强度和韧性，可以提高钢材的抗拉强度和冲击韧性，同时也可以提高钢材的硬度和耐磨性。奥氏体相的含量和晶粒尺寸对钢材的性能也有影响，奥氏体相含量越高，晶粒尺寸越小，钢材的硬度和强度也就越高。
原理第4、5章 钢中奥氏体的形成
第二章
钢中奥氏体的形成
2）连续加热时奥氏体的形成
钢在连续加热时珠光体向奥氏体的转变与等温加热转变大致相同，亦经过形核、 长大、剩 余碳化物溶解、奥氏体均匀化四个阶段，其影响因素也大致相同。但由于奥氏体的形成是在连 续加热条件下进行的，所以与等温转变相比，尚有如下特点： （1）在一定的加热速度范围内， 临界点随加热速度增大而升高； （2）相变是在一个温度范围内完成的；
第二章
钢中奥氏体的形成
又称为逆共析相变。
钢加热时奥氏体的形成是热处理的基础。除回火、少数去应力退
火，热处理一般均需要加热到临界点以上温度使钢部分或全部形成奥 氏体，经过适当的冷却方式使奥氏体转变为所需要的组织，从而获得 所需要的性能。 奥氏体晶粒大小、形状、空间取向以及亚结构，奥氏体化学成分 以及均匀性将直接影响转变过程、转变产物以及材料性能。
第二章
钢中奥氏体的形成
图2.5 奥氏体的形成过程
第二章
1)奥氏体形核
钢中奥氏体的形成
以共析钢为例，讨论钢中奥氏体形成。 能量起伏、浓度起伏和结构起伏 奥氏体形核位置：主要在F和Fe3C的相界面，其次在珠光体团界、F亚结构 (嵌镶块)界面。 这是因为缺陷附近： 碳原子的浓度差较大； 原子排列不规则，所需的结构起伏较小； 晶体缺陷较多，具有较高的畸变能。
c、对于过共析钢，加热速度提高，淬火后得到低于共析成分的低、中碳马 氏体及剩余碳化物，有助于马氏体韧化，有利于实际生产。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
2.3 奥氏体等温形成动力学
所谓形成动力学即指新相的形成 速度问题。
钢的成分、原始组织、加热温度、 加热速度等均影响转变速度。
为了使问题简化，首先讨论当温 度恒定时奥氏体形成的动力学问题。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
（1）共析碳素钢的等温TTA曲线
材料相变理论钢中奥氏体的形成
但是，实际上原子分数为8.7at％C，即25 个γ－Fe晶胞中有9个碳原子。
面心立方中的八面体间隙 能容纳的最大球半径=0.414R
材料相变理论钢中奥氏体的形成
0.2％C的奥氏体中的间隙碳原子分布
在奥氏体中，一部分碳原子固溶在fcc的晶格间隙中，一部分偏聚的晶界、 位错等晶体缺陷处。 碳含量分布实际上是不均匀的。
相变临界点
实际生产中加热速度一般较快，转变发生 滞后现象，即转变开始点随着加热速度的加快 而升高。习惯上将在一定加热速度下 （0.125℃/min）实际测定的临界点用AC1表示。
临 界 点 A3 和 Acm 也 附 加 脚 标 c ， 即 ： AC3 、 ACCm。
冷却时的临界点与冷却速度有关。冷却时 的临界点以Ar1 表示。
2.1 奥氏体的组织结构和性能
奥氏体定义：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。
奥氏体的形成机制
Cγ /cem
Cc e m / γ
Cα / γ
C c em / γ
Fe3 C
Cγ/α Cα / c e m
α
C cem/γ
Fe3 C
C γ/α Cα/γ
C α/cem
α
Cc e m /γ
假定奥氏体与渗碳体及 G
铁素体的相界面是平直 的，则奥氏体在AC1以 上T1温度形核时，相界 面处各相中的碳浓度可 由Fe-Fe3C状态图来确 定。
Q
αP
E
Fe3 C
γ
碳
T1
含
量
S
C C C α /γ α / c e m γ / α
Cγ / c e m
C c e m/ γ
与奥氏体相接触的铁素体碳浓度为Cα/γ； 与渗碳体相接触的铁素体碳浓度为Cα/cem （沿QP延长线变化）； 与铁素体相接触的奥氏体碳浓度为Cγ/α ； 与渗碳体相接触的奥氏体碳浓度为Cγ/cem ； 与奥氏体相接触的渗碳体碳浓度为Ccem/γ （恒定不变，即6.69％）
奥氏体与铁素体的 相界面浓度差 （Cγ/α-Cα/γ）以及 奥氏体与渗碳体的 相界面浓度差（C cem/γ-Cγ/cem）均 减小
C cem/γ和Cγ/cem平衡界面
Cc e m /γ
Fe C3
C γ /c e m
碳
含C’γ/cem
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
对于奥氏体，可能很多人都不太了解，尤其是奥氏体的形成原因及影响因素，是人们不太清楚的。下面由店铺为你详细介绍奥氏体形成的步骤及影响因素。
奥氏体形成的四个步骤
共析钢奥氏体冷却到临界点A1以下温度时，存在共析反应：A---F+Fe3C。加热时发生逆共析反应：F+Fe3C----A。逆共析转变是高温下进行的扩散性相变，转变的全过程可以分为四个阶段，即：奥氏体形核，奥氏体晶核长大，剩余渗碳体溶解，奥氏体成分相对均匀化。各种钢的奥氏体形核形成过程有一些区别，亚共析钢，过共析钢，合金钢的奥氏体化过程中除了奥氏体形成的基本过程外，还有先共析相的溶解，合金碳化物的溶解等过程。
奥氏体形成的热力学条件：必须存在过冷度或过热度∆T。
奥氏体形核
奥氏体的形核位置通常在铁素体和渗碳体两相界面上，此外，珠光体领域的边界，铁素体嵌镶块边界都可以成为奥氏体的形核地点。奥氏体的形成是不均匀形核，复合固态相变的一般规律。
一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面上形核。这是由于铁素体碳含量极低(0.02%以下)，而渗碳体的碳含量又很高(6.67%)，奥氏体的碳含量介于两者之间。在相界面上碳原子有吸附，含量较高，界面扩散速度又较快，容易形成较大的浓度涨落，使相界面某一区域达到形成奥氏体晶核所需的碳含量;此外在界面上能量也较高，容易造成能量涨落,以便满足形核功的要求;在两相界面处原子排列不规则，容易满足结构涨落的要求。所有涨落在相界面处的优势，造成奥氏体晶核最容易在此处形成。
奥氏体的形核是扩散型相变，可在铁素体与渗碳体上形核，也可在珠光体领域的交界面上形核，还可以在原奥氏体晶核上形核。这些界面易于满足形核的能量，结构和浓度3个涨落条件。
2第二章 奥氏体及其形成2
晶界弯曲的几何证明如下：
❖ 在晶界与微粒的交点处，三个界面处于平衡 状态时，则有：
相 ＝ 相
❖
sin 1 sin 2
❖ 因此，
1＝ 2
❖ 即晶界与微粒相界面应当垂直，那么离开微 粒的晶界必然弯曲。这使得奥氏体交界面面 积增加，使能量升高，等于阻止晶界右移， 相当于有一个阻力G作用于奥氏体晶界。
❖ 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。
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。
❖ 奥氏体晶粒长大是界面迁移的过程，实质上 是原子扩散的过程。它必将受到加热温度、 保温时间、加热速度、钢的成分和原始组织 以及沉淀颗粒的性质、数量、大小、分布等 因素的影响。
材料热处理原理第二章 奥氏体的形成
A1 A3 Acm
Ac1 或 Ar1 Ac3 或 Ar3 Accm 或 Arcm
为了区别平衡临界点，通常在加热转变点标以“ C”，在冷却转变点标以“r”。
2. 奥氏体的组织和结构：
奥氏体的组织：规则多边形晶粒
奥氏体的结构：FCC结构，C在γ-Fe中的 间隙固溶体。
C: 八面体中心
C原子的存在，使奥氏体点阵发生等称膨胀， 因而点阵常数随碳含量升高而增大
– ①在一定的加热范 围内，相变临界点 随加热速度增大而 升高
Ac3 Ac1
Accm
快速加热时非平衡Fe-C状态图
2. 连续加热时奥氏体形成
• 不相同点（与等温加热比）（续）：
– ②相变是在一个温度范围内完成的
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
S：形成奥氏体时增加的界面能 （相变阻力）
V：形成奥氏体时所增加的应变能 （相变阻力）
奥氏体形成：过热度
珠光体（P)和奥氏体（）自由能和温度关系
1. 奥氏体形核
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。
钢中奥氏体的形成
。
04
奥氏体转变的机制与动力学
奥氏体转变的机制
奥氏体是碳在面心立方结构中的固溶体 ，其形成过程通常包括碳原子的扩散和
晶格的重新排列。
在较低温度下，碳原子在铁的晶格中溶 解度较小，因此首先形成固溶度较小的 领先相，即铁素体。随着温度的升高， 碳原子的溶解度增加，铁素体逐渐转变
相变驱动力
加热到临界点以上时，由于温度的 升高，原子的活动能力增强，晶格 的能量增加，使得相变驱动力增大 。
碳原子扩散
01
02
03
碳原子扩散机制
在奥氏体形成过程中，碳 原子通过晶格的间隙和位 错等缺陷进行扩散，以实 现成分均匀化。
扩散路径
碳原子主要沿着晶界和位 错等缺陷扩散，这些区域 提供了碳原子扩散的通道 。
基于奥氏体转变的金属材料热处理工艺实例
奥氏体化退火
将金属加热至奥氏体化温度，保 温一段时间，然后以适当速度冷 却，可调整金属的晶粒大小、消
除应力、提高韧性等。
等温淬火
将金属加热至奥氏体化温度，然 后快速冷却至某一温度等温一段 时间，可获得具有特定显微组织
和性能的金属材料。
固溶处理
将金属加热至奥氏体化温度，保 温一段时间，然后快速冷却，可 获得具有高强度和韧性的金属材
材料热处理 固态相变 第一章奥氏体的形成
Ac1—加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度； Ar1—冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度； Ac3—加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度； Ar3—冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度； Accm—加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度 Arcm—冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。
或在珠光体团边界上形成。 • 吞噬两边的铁素体和渗碳体而长大。 • 奥氏体形核－长大－残留碳化物的溶解－
成分均匀化。
过共析钢，残留碳化物未溶解
亚共析钢，有残留碳化物
奥氏体晶核的形成
• 奥氏体晶核的形成－依靠系统内部能量起伏、浓 度起伏和结构起伏
• A1温度时，铁素体碳含量极低，不能直接转变为 奥氏体
1538℃ 1394℃ 912℃
1.2.5 膨胀分析的应用
确定钢的组织转变温度
共析钢（恒温727℃）： 亚共析钢（恒温＋变温）：
过共析钢（恒温＋变温）：
P( Fe3C)
P( Fe3C)
P( Fe3C) Fe3C
奥氏体形成机理
• Ac1以上，珠光体转变为奥氏体 • 奥氏体晶核优先在铁素体和渗碳体界面，
各相相对量的计算－杠杆 定律
A1线（727℃）
s p Fe3C
A0线（230℃） 渗碳体的磁性转变 温度
奥氏体形成的热力学条件
－为何需要过热度？
奥氏体的形成
一. 奥氏体形成的热力学条件
•
• •
•
△Gv = GA -GP < 0 式中：△Gv 为相变驱动力，即奥氏体与珠光体的自由能差，GA为奥氏体 自由能，GP 为珠光体自由能。发生转变时：t > A1(727℃)，A1即奥氏体 转变临界点。 实际转变温度与临界点A1之差称为过热度，过热度越大，驱动力也越大， 转变也越快。
Ferrite and cementite eutectoid steel
以共析钢为例，讨论奥氏体的形成机制。共析钢的 奥氏体与珠光体的体积自由能相等的温度是A1(727℃)， 根据固态相变热力学条件，必须加热到A1点以上，即 要有一定的过热度(△T)， 奥氏体才会自发地形成。 根据P → F+Fe3C平衡状态图，由铁素体和渗碳体两相 组成的珠光体加热到Ac1稍上温度时将转变为单相奥氏 体，即相组成：( F 十 Fe3C ) → γ • 碳含量： 0.0218％ 6.69％ 0.77％ • 点阵结构 ：体心立方 复杂斜方 面心立方 • 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、渗碳体的溶解以及碳在奥氏体中的扩散重新分 布的过程。
• 2. 原因 Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线(见图1-2-3)，S点 不在CA-F与CA-C中点，而稍偏右。所以A中平均碳浓度， 即(CA-F + CA-C)/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。通过继续保温，使未溶 渗碳体不断溶入A中。
指出共晶钢奥氏体化的四个步骤。
指出共晶钢奥氏体化的四个步骤。
共晶钢是由铁和碳组成的钢的一种特殊结构，其组织主要由奥氏体和
渗碳体组成。奥氏体是一种稳定的晶体结构，具有良好的韧性和延展性，
而渗碳体则是碳向铁晶格中扩散所形成的固溶物。共晶钢的奥氏体化过程
可以分为以下四个步骤。
第一步：加热
共晶钢的奥氏体化过程首先需要将钢材加热到足够高的温度。在加热
过程中，钢材中的渗碳体会逐渐溶解，使碳原子能够自由扩散到铁晶格中。通常，加热温度要高于共晶温度，以保证渗碳体的完全溶解。
第二步：形核
在达到一定的温度后，共晶钢中开始形成新的晶核。晶核的形成是通
过一种称为形核机制的过程实现的。在共晶钢中，通常有两种形核机制，
即自发形核和有外界提供的条件形核。自发形核是指在加热温度下，随着
时间的推移，钢材中逐渐形成的晶核。而有外界提供的条件形核是指在加
热过程中，通过向钢材中引入异物（如碴）来促进晶核的形成。
第三步：晶粒长大
晶核形成后，晶核会逐渐生长，形成一片片相互连接的晶粒。晶粒的
生长过程是通过晶格扩散来实现的，即晶格中的原子沿晶界的方向扩散。
第四步：晶界成长
晶粒长大后，晶粒之间的晶界会逐渐扩大。晶界是相邻晶粒的交界面，晶界上的原子排列比晶粒内部的排列略有不同。晶界的扩大过程是通过晶
粒之间的原子沿着晶界的方向扩散来实现的。
这四个步骤共同完成了共晶钢中奥氏体的形成。共晶钢的奥氏体具有良好的强度和塑性，广泛应用在汽车制造、船舶建造、轨道交通等领域。奥氏体化过程的控制对于共晶钢的性能和质量具有重要的影响，因此需要掌握和优化这些步骤。
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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。
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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%。
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：
（1）、界面上源自文库在浓度结构起伏；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。