定义

奥氏体（Austenite）是钢铁的一种层片状的显微组织，  通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。奥氏体的名称是来自英国的冶金学家罗伯茨·奥斯汀（William Chandler Roberts-Austen）。奥氏体塑性很好，强度较低，具有一定韧性，不具有铁磁性。奥氏体因为是面心立方，八面体间隙较大，可以容纳更多的碳。 

组成成分

奥氏体一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。在加热转变刚刚结束时的奥氏体晶粒比较细小，晶粒边界呈不规则的弧形。经过一段时间加热或保温，晶粒将长大，晶粒边界可趋向平直化。铁碳相图中奥氏体是高温相，存在于临界点A1温度以上，是珠光体逆共析转变而成。当钢中加入足够多的扩大奥氏体相区的化学元素时，Ni、Mn等，则可使奥氏体稳定在室温，如奥氏体钢。 

铁素体在912°C至1394°C时会相变成奥氏体，由体心立方的结构变成面心立方。奥氏体强度较低，但其溶碳能力较大（1146°C时可以溶进2.04%的碳）。奥氏体系列的不锈钢常用于食品工业和外科手术器材。

主要性能

奥氏体是最密排的点阵结构，致密度高，故奥氏体的体积质量比钢中铁素体、马氏体等相的体积质量小。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，容易引起内应力和变形。 

奥氏体的点阵滑移系多，故奥氏体的塑性好，屈服强度低，易于加工塑性成形。因此，钢锭，钢坯，钢材一般被加热到1100˚C以上奥氏体化，然后进行锻轧，塑性加工成材或加工成零部件。 
一般钢中的奥氏体具有顺磁性，因此奥氏体钢可以作为无磁性钢。然而特殊成分的Fe—Ni软磁合金，也具有奥氏体组织，却具有铁磁性。 奥氏体导热性差，线膨胀系数大，比铁素体和渗碳体的平均线性膨胀系数高约一倍。故奥氏体钢可以用来制造热膨胀灵敏的仪表元件。在碳素钢中，铁素体，珠光体，马氏体，奥氏体和渗碳体的导热系数分别为77.1,51.9,29.3,14.6和4.2。可见，除渗碳体外，奥氏体的导热性最差，尤其是合金度较高的奥氏体钢更差，所以，厚钢件在热处理过程中应当缓慢冷却和加热，以减少温差热应力，避免开裂。

形成机理

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。

残余奥氏体

残余奥氏体是淬火未能转变成马氏体而保留到室温的奥氏体。具体说来从成分上讲，奥氏体与过冷奥氏体含碳量是相同的；不同的是，奥氏体是相对较为稳定的相，而在温度快速降低到一定值时，奥氏体会变得不稳定，那就意味着它需要转化成为其它相，而此时的相即为过冷奥氏体。两者没有本质上的区别。

而残余奥氏体是稳定的奥氏体转化后残留下的。因为奥氏体在转化过程中体积要发生变化。结果，基体转化成为马氏体后，残余部分由于空间的限制，导致该部分只能以奥氏体存在；对于碳钢而言，当过冷至零度以下，这部分残余奥氏体会全部转化成为马氏体。

残余奥氏体的形态

钢经DIF区变形0.6后淬火到300℃再碳分配60s所获得的典型残余奥氏体。TEM测试结果表明，经DIF区变形后再进行Q&P处理的残余奥氏体形态为无规则形态，即残余奥氏体并不完整且发生弯曲破裂。残余奥氏体边缘存在有高密度的位错。奥氏体存在于马氏体板条中间大约有几十纳米厚度。这种现象主要是由于DIF区变形的缘故。

晶粒越细残余奥氏体强化效果就越明显。与粗晶奥氏体相比较，细晶奥氏体相中要发生马氏体相变需要更多的自由能来满足相变驱动力的要求。在细小晶界积聚的高密度位错抑制了马氏体的生长。因此，残余奥氏体被马氏体所约束导致其无规则形貌。

形变诱导对残余奥氏体的影响

钢中残余奥氏体的形态为粒状或者片状。片状残余奥氏体有三种分布方式：①被铁索体所包围；②被马氏体所包围；③与铁素体和马氏体相邻。片状残余奥氏体是常常夹在马氏体板条之间，如下图所示：

铁素体含量越多残余奥氏体的碳含量就越多。较高体积分数的残余奥氏体归因于在变形过程中奥氏体到铁素

体诱导相变使铁素体富碳。在DIF区变形对残余奥氏体的体积分数、碳含量以及其尺度有着重要的影响。晶粒细化加速了残余奥氏体的稳定性。在DIF区的变形特征是动态回复没有完成且静态回复不太可能，主要是由于快速冷却的缘故。所以，高密度的位错被遗留在室温。增加位错密度可以增加元素的扩散速率进而强化奥氏体组织。在碳分配后二次马氏体的形成需要额外的能量。总之，在DIF区变形会稳定残余奥氏体抑制马氏体相变，主要由于残余奥氏体被强化了。

在对低碳钢Q235的单向压缩实验，研究了应变、应变速率和变形温度（高于奥氏体铁素体平衡转变温度Ae3），对形变诱导铁素体相变的影响，结果表明，与先共析铁素体X射线衍射峰比较，形变诱导铁素体的X射线衍射峰明显向小角度漂移，纳米压痕硬度和弹性模量亦明显大于先共析铁素体，说明形变诱导铁素体品格中固溶了大量的C原子，导致立方晶格四方化，进而使得硬度和弹性模量这些物理性能发生了显著改变。此研究表明在高温区形变诱导的具有过饱和碳含量的铁素体本质上是一种马氏体，但在生成机制、形貌及取向关系上与普通热处理形成的马氏体有所不同。

残余奥氏体转变

钢淬火到室温后，保留下来的奥氏体称为残余奥氏体，它与过冷奥氏体同属亚稳组织，但两者仍有不同。已发生的转变会对残奥氏体带来影响，如马氏体条间的残余奥氏体碳含量就大大高于平均碳含量，已转变的马氏体会使残余奥氏体处于三向压应力状态等。回火过程中，马氏体将继续转变，这必然影响到残余奥氏体的转变。

当加热到A1～Ms之间时，马氏体的存在可促进珠光体转变，但影响不大。但是马氏体的存在可大大促进贝氏体转变，如下图：当加热至Ms以下时，残余奥氏体有可能转变为马氏体。当加热回火时，如残余奥氏体未分解，则在冷却过程中，残余奥氏体将转变为马氏体，这一过程称为催化。

如W18Cr4V淬火后，加热到560℃三次回火，由于560℃是高速钢的珠光体与贝氏体之间的转变奥氏体稳定区，故奥氏体在回火中不发生转变，在随后的冷却过程中它就转变为马氏体。如果该钢在5600℃回火后，在冷却过程中在250℃停止，残余奥氏体又变得稳定，这一过程称为稳定化。

残余奥氏体测试

检验零件淬火后残余奥氏体含量，目前主要是X射线衍射仪，在没有仪器的时候，对于比较粗大的淬火组织，可以通过观测高倍下的组织来大概确定残余奥氏体量，这就要和工作经验及对图谱的认识程度有关了。比如在轴承零件渗碳标准8881中，表面组织三级时，残余奥氏体量大约为20~25%。但在GCr15钢中，淬火组织合格时，由于组织细腻，要确定奥氏体量，通过观察组织是做不到的。