共析鋼奧氏體的形成
共析鋼的原始組織為片狀珠光體。當(dāng)加熱到Ac1以上保溫時(shí)，將全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體。此轉(zhuǎn)變過程由下
式表示：
珠光體P ( F + Fe3C ) → 奧氏體A ;
含碳量： 0.0218% 6.69% 0.77%
結(jié)構(gòu)： 體心立方 (復(fù)雜斜方)正交晶格 面心立方
這一過程由Fe的晶格改組和Fe、C原子的擴(kuò)散，它包括以下四個(gè)階段：
1、奧氏體核的形成;
2、奧氏體核的長(zhǎng)大;
3、剩余滲碳體溶解;
4、奧氏體成分均勻化。
(一)、奧氏體形核的形成 ：
1、形核位置：
(1)、F/Fe3C界面;奧氏體晶核優(yōu)先在鐵素體與滲碳體相界面處通過擴(kuò)散機(jī)制形成;
(2)、珠光體團(tuán)交界處;
(3)、先共析鐵素體/珠光體團(tuán)交界處。
2、在上述位置優(yōu)先在鐵素體與滲碳體相界面處形核，這是由于滿足三個(gè)起伏：
(1)、界面上存在濃度結(jié)構(gòu)起伏;相界面處存在碳的濃度起伏;容易滿足形成奧氏體所需的碳濃度。相界面處存在結(jié)構(gòu)起伏;
(2)、界面存在缺陷，能量高，提供能量起伏;此處原子排列紊亂，位錯(cuò)、空位濃度較高，容易滿足形成奧氏體所需的能量;
(3)、有滲碳體溶解后的碳原子補(bǔ)充。
3、有時(shí)在鐵素體內(nèi)部也能形核，只要滿足：
(1)、溫度高，提供足夠的相變驅(qū)動(dòng)力;
(2)、有嵌鑲塊，提供足夠的濃度條件和晶核尺寸。
4、奧氏體形核(在加熱不快，溫度不高的條件下)：有鐵原子和碳原子擴(kuò)散機(jī)制。
(二)、奧氏體核的長(zhǎng)大：
奧氏體晶核形成之后，長(zhǎng)大便開始了。其奧氏體核的長(zhǎng)大是依靠碳原子的擴(kuò)散、奧氏體兩側(cè)界面向
鐵素體及滲碳體推移來進(jìn)行的。長(zhǎng)大過程是通過Fe3C向γ中溶解、依靠C原子在γ和α中的擴(kuò)散、α→γ的
晶格改組、γ兩側(cè)界面(α/γ界面和Fe3C/γ界面)分別向α和Fe3C中推移等過程來進(jìn)行的。因此，奧氏
體長(zhǎng)大是C原子擴(kuò)散控制的。
1、碳原子在奧氏體中的擴(kuò)散：
設(shè)在溫度t1，在F與Fe3C交界面形
成A核。由于A晶核中與F交界處C含量CA-F核中與Fe3C交界處C含量)，碳原子向F一側(cè)擴(kuò)散，就改
變了A中各個(gè)界面的濃度，破壞了平衡狀態(tài)，為了恢復(fù)平衡，低碳的F將轉(zhuǎn)變?yōu)锳，而使界面處碳含量仍然恢復(fù)
到CA-F，同時(shí)Fe3C中的碳也溶入A ，也使界面濃度增高
到CA-Fe3C，有利于A的長(zhǎng)大。
CA：奧氏體的碳濃度，0.77%;
CA-F：奧氏體中靠近鐵素體一側(cè)含碳量(GS線);
CA-Fe3C：奧氏體中靠近滲碳體一側(cè)含碳量(ES線);
CF-A：鐵素體中靠近奧氏體一側(cè)含碳量(GP線);
CF-Fe3C：鐵素體中靠近滲碳體一側(cè)含碳量(QP的延長(zhǎng)線);
Fe3C：滲碳體的碳濃度，6.69%。
奧氏體長(zhǎng)大機(jī)制：奧氏體晶核形成之后，它一面與滲碳體相接，另一面與鐵素體接。在奧氏體中靠
近鐵素體一側(cè)含碳量(CA-F)較低，而靠近滲碳體一側(cè)含碳量(CA-Fe3C)較高,由于CA-Fe3C>CA-F，這使
得在奧氏體中出現(xiàn)了碳的濃度梯度，引起碳在奧氏體中由高濃度的Fe3C/γ相界面向低濃度的α/γ相界面擴(kuò)
散。隨著碳在奧氏體中的擴(kuò)散，破壞了原先相界面處碳濃度的平衡，即造成靠近鐵素體一側(cè)奧氏體的碳
濃度增高(>CA-F)，靠近滲碳體一側(cè)奧氏體的碳濃度降低(勢(shì)必促使鐵素體向奧氏體轉(zhuǎn)變以及滲碳體的溶解。這樣，奧氏體中與鐵素體和滲碳體相界面處碳平衡濃度的破壞與恢復(fù)的反復(fù)循環(huán)過程，就使奧氏體逐漸向鐵素體和滲碳體兩方向長(zhǎng)大，直至鐵素體全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W
氏體為止。
2、碳原子在鐵素體內(nèi)部的擴(kuò)散：
碳在奧氏體中的擴(kuò)散的同時(shí)，在奧氏體中出現(xiàn)了碳的濃度梯度(CA-Fe3C-CA-F)，碳在鐵素體中也
進(jìn)行擴(kuò)散,促使奧氏體長(zhǎng)大。由于F中與A交界的界面濃度CF-A原子向A一側(cè)擴(kuò)散，使F中碳濃度升高，有利于向奧氏體的轉(zhuǎn)化。
(三)、剩余滲碳體溶解：
鐵素體消失以后，仍有部分滲碳體尚未溶解，這部分滲碳體稱為剩余滲碳體。
1、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：
(1)、F消失時(shí)，組織中的Fe3C還未完全轉(zhuǎn)變;
(2)、測(cè)定后發(fā)現(xiàn)A中含碳量低于共析成分0.77%。
2、?因：
Fe-Fe3C相圖上ES線斜度大于GS線，S點(diǎn)不在CA-F與CA-Fe3C中點(diǎn)，而稍偏右。所以A中平均
碳濃度，即(CA-F + CA-Fe3C)/2低于S點(diǎn)成分。當(dāng)F全部轉(zhuǎn)變?yōu)锳后，多余的碳即以Fe3C形式存在。
通過隨著保溫時(shí)間延長(zhǎng)或繼續(xù)升溫，剩余滲碳體通過碳原子的擴(kuò)散，不斷溶入奧氏體中，使奧氏體的碳濃度逐漸接近共析成分。這一階段一直進(jìn)行到滲碳體全部消失為止。
(四)、奧氏體成分均勻化：
當(dāng)剩余滲碳體全部溶解后，奧氏體中的碳濃度仍是不均勻的，原來存在滲碳體的區(qū)域碳濃度較高，而原來存在鐵素體的區(qū)域碳濃度較低，只有繼續(xù)延長(zhǎng)保溫時(shí)間，使碳原子充分?jǐn)U散才能得到成分均勻的單相奧氏體。
共析碳鋼的奧氏體等溫形成是通過碳、鐵原子的擴(kuò)散，通過形核—長(zhǎng)大—碳化物溶解—奧氏體均勻化四個(gè)步驟實(shí)現(xiàn)的。
