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定義

奧氏體（Austenite）是鋼鐵的一種層片狀的顯微組織，  通常是?-Fe中固溶少量碳的無磁性固溶體，也稱為沃斯田鐵或?-Fe。奧氏體的名稱是來自英國的冶金學家羅伯茨·奧斯汀（William Chandler Roberts-Austen）。奧氏體塑性很好，強度較低，具有一定韌性，不具有鐵磁性。奧氏體因為是面心立方，八面體間隙較大，可以容納更多的碳。 

組成成分

奧氏體一般由等軸狀的多邊形晶粒組成，晶粒內有孿晶。在加熱轉變剛剛結束時的奧氏體晶粒比較細小，晶粒邊界呈不規則的弧形。經過一段時間加熱或保溫，晶粒將長大，晶粒邊界可趨向平直化。鐵碳相圖中奧氏體是高溫相，存在于臨界點A1溫度以上，是珠光體逆共析轉變而成。當鋼中加入足夠多的擴大奧氏體相區的化學元素時，Ni、Mn等，則可使奧氏體穩定在室溫，如奧氏體鋼。 

鐵素體在912°C至1394°C時會相變成奧氏體，由體心立方的結構變成面心立方。奧氏體強度較低，但其溶碳能力較大（1146°C時可以溶進2.04%的碳）。奧氏體系列的不銹鋼常用于食品工業和外科手術器材。

主要性能

奧氏體是最密排的點陣結構，致密度高，故奧氏體的體積質量比鋼中鐵素體、馬氏體等相的體積質量小。因此，鋼被加熱到奧氏體相區時，體積收縮，冷卻時，奧氏體轉變為鐵素體—珠光體等組織時，體積膨脹，容易引起內應力和變形。 

奧氏體的點陣滑移系多，故奧氏體的塑性好，屈服強度低，易于加工塑性成形。因此，鋼錠，鋼坯，鋼材一般被加熱到1100?C以上奧氏體化，然后進行鍛軋，塑性加工成材或加工成零部件。 
一般鋼中的奧氏體具有順磁性，因此奧氏體鋼可以作為無磁性鋼。然而特殊成分的Fe—Ni軟磁合金，也具有奧氏體組織，卻具有鐵磁性。 奧氏體導熱性差，線膨脹系數大，比鐵素體和滲碳體的平均線性膨脹系數高約一倍。故奧氏體鋼可以用來制造熱膨脹靈敏的儀表元件。在碳素鋼中，鐵素體，珠光體，馬氏體，奧氏體和滲碳體的導熱系數分別為77.1,51.9,29.3,14.6和4.2?？梢?，除滲碳體外，奧氏體的導熱性最差，尤其是合金度較高的奧氏體鋼更差，所以，厚鋼件在熱處理過程中應當緩慢冷卻和加熱，以減少溫差熱應力，避免開裂。

形成機理

共析鋼奧氏體冷卻到臨界點A1以下溫度時，存在共析反應：A---F+Fe3C。加熱時發生逆共析反應：F+Fe3C----A。逆共析轉變是高溫下進行的擴散性相變，轉變的全過程可以分為四個階段，即：奧氏體形核，奧氏體晶核長大，剩余滲碳體溶解，奧氏體成分相對均勻化。各種鋼的奧氏體形核形成過程有一些區別，亞共析鋼，過共析鋼，合金鋼的奧氏體化過程中除了奧氏體形成的基本過程外，還有先共析相的溶解，合金碳化物的溶解等過程。 奧氏體形成的熱力學條件：必須存在過冷度或過熱度?T。

殘余奧氏體

殘余奧氏體是淬火未能轉變成馬氏體而保留到室溫的奧氏體。具體說來從成分上講，奧氏體與過冷奧氏體含碳量是相同的；不同的是，奧氏體是相對較為穩定的相，而在溫度快速降低到一定值時，奧氏體會變得不穩定，那就意味著它需要轉化成為其它相，而此時的相即為過冷奧氏體。兩者沒有本質上的區別。

而殘余奧氏體是穩定的奧氏體轉化后殘留下的。因為奧氏體在轉化過程中體積要發生變化。結果，基體轉化成為馬氏體后，殘余部分由于空間的限制，導致該部分只能以奧氏體存在；對于碳鋼而言，當過冷至零度以下，這部分殘余奧氏體會全部轉化成為馬氏體。

殘余奧氏體的形態

鋼經DIF區變形0.6后淬火到300℃再碳分配60s所獲得的典型殘余奧氏體。TEM測試結果表明，經DIF區變形后再進行Q&P處理的殘余奧氏體形態為無規則形態，即殘余奧氏體并不完整且發生彎曲破裂。殘余奧氏體邊緣存在有高密度的位錯。奧氏體存在于馬氏體板條中間大約有幾十納米厚度。這種現象主要是由于DIF區變形的緣故。

晶粒越細殘余奧氏體強化效果就越明顯。與粗晶奧氏體相比較，細晶奧氏體相中要發生馬氏體相變需要更多的自由能來滿足相變驅動力的要求。在細小晶界積聚的高密度位錯抑制了馬氏體的生長。因此，殘余奧氏體被馬氏體所約束導致其無規則形貌。

形變誘導對殘余奧氏體的影響

鋼中殘余奧氏體的形態為粒狀或者片狀。片狀殘余奧氏體有三種分布方式：①被鐵索體所包圍；②被馬氏體所包圍；③與鐵素體和馬氏體相鄰。片狀殘余奧氏體是常常夾在馬氏體板條之間，如下圖所示：

鐵素體含量越多殘余奧氏體的碳含量就越多。較高體積分數的殘余奧氏體歸因于在變形過程中奧氏體到鐵素

體誘導相變使鐵素體富碳。在DIF區變形對殘余奧氏體的體積分數、碳含量以及其尺度有著重要的影響。晶粒細化加速了殘余奧氏體的穩定性。在DIF區的變形特征是動態回復沒有完成且靜態回復不太可能，主要是由于快速冷卻的緣故。所以，高密度的位錯被遺留在室溫。增加位錯密度可以增加元素的擴散速率進而強化奧氏體組織。在碳分配后二次馬氏體的形成需要額外的能量?？傊?，在DIF區變形會穩定殘余奧氏體抑制馬氏體相變，主要由于殘余奧氏體被強化了。

在對低碳鋼Q235的單向壓縮實驗，研究了應變、應變速率和變形溫度（高于奧氏體鐵素體平衡轉變溫度Ae3），對形變誘導鐵素體相變的影響，結果表明，與先共析鐵素體X射線衍射峰比較，形變誘導鐵素體的X射線衍射峰明顯向小角度漂移，納米壓痕硬度和彈性模量亦明顯大于先共析鐵素體，說明形變誘導鐵素體品格中固溶了大量的C原子，導致立方晶格四方化，進而使得硬度和彈性模量這些物理性能發生了顯著改變。此研究表明在高溫區形變誘導的具有過飽和碳含量的鐵素體本質上是一種馬氏體，但在生成機制、形貌及取向關系上與普通熱處理形成的馬氏體有所不同。

殘余奧氏體轉變

鋼淬火到室溫后，保留下來的奧氏體稱為殘余奧氏體，它與過冷奧氏體同屬亞穩組織，但兩者仍有不同。已發生的轉變會對殘奧氏體帶來影響，如馬氏體條間的殘余奧氏體碳含量就大大高于平均碳含量，已轉變的馬氏體會使殘余奧氏體處于三向壓應力狀態等。回火過程中，馬氏體將繼續轉變，這必然影響到殘余奧氏體的轉變。

當加熱到A1～Ms之間時，馬氏體的存在可促進珠光體轉變，但影響不大。但是馬氏體的存在可大大促進貝氏體轉變，如下圖：當加熱至Ms以下時，殘余奧氏體有可能轉變為馬氏體。當加熱回火時，如殘余奧氏體未分解，則在冷卻過程中，殘余奧氏體將轉變為馬氏體，這一過程稱為催化。

如W18Cr4V淬火后，加熱到560℃三次回火，由于560℃是高速鋼的珠光體與貝氏體之間的轉變奧氏體穩定區，故奧氏體在回火中不發生轉變，在隨后的冷卻過程中它就轉變為馬氏體。如果該鋼在5600℃回火后，在冷卻過程中在250℃停止，殘余奧氏體又變得穩定，這一過程稱為穩定化。

殘余奧氏體測試

檢驗零件淬火后殘余奧氏體含量，目前主要是X射線衍射儀，在沒有儀器的時候，對于比較粗大的淬火組織，可以通過觀測高倍下的組織來大概確定殘余奧氏體量，這就要和工作經驗及對圖譜的認識程度有關了。比如在軸承零件滲碳標準8881中，表面組織三級時，殘余奧氏體量大約為20~25%。但在GCr15鋼中，淬火組織合格時，由于組織細膩，要確定奧氏體量，通過觀察組織是做不到的。