也存在无扩散机制形核的观点。
奥氏体晶核与母相之间存在位向关系
{111}A //{011}a
110 // 111 a A 材料相变理论钢中奥氏体的形成
（3）奥氏体晶核的长大
当在铁素体和渗碳体交界面上形成奥氏体晶核时，则形成了γ－α和γ－Fe3C两个相界面。 奥氏体晶核的长大过程实际上是两个相界面向原有的铁素体和渗碳体中推移的过程。
（1）奥氏体组织
T8 钢的奥氏体晶粒(暗场像) 1Cr18Ni9Ti钢室温的奥氏体组织
奥氏体晶粒一般为等轴状多边形，在奥氏体晶粒内有孪晶。灰白不同 的衬度是由于各晶粒暴露在试样表面上的晶面具有不同的取向的缘故。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
（2）奥氏体的晶体结构（f.c.c）
材料相变理论钢中奥氏体的形成
原奥氏体 晶界和晶 核
材料相变理论钢中奥氏体的形成
0.1mm
奥氏体晶核在铁素体片/渗碳体片相界面处形成
c
a
b
TEM Fe-2.6Cr-1C钢的 奥氏体的形核
1.5μm
1.5μm
SEM T8钢奥氏体的形核
材料相变理论钢中奥氏体的形成
奥氏体晶核的尺度～100nm
材料相变理论钢中奥氏体的形成
奥氏体的形成是扩散型相变，因此奥氏体晶 核是通过扩散机制形成的。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
奥氏体晶核的长大
奥氏体同时吃掉铁素体片(a，b)和渗碳体片或只是吃掉铁素体（c） 长大速率： 0.65～1.375微米/秒
材料相变理论钢中奥氏体的形成
剩余碳化物的溶解
SEM T8奥氏体中存在剩余渗碳体
材料相变理论钢中奥氏体的形成
奥氏体形成总结
加热到临界点以上，形成奥氏体，分为四个阶段： ①晶界形核； ②晶核向铁素体和渗碳体两个方向长大； ③剩余渗碳体或碳化物溶解； ④奥氏体成分相对均匀化。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
（3）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。 3）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。特殊的 Fe－Ni软磁合金，也是奥氏体组织，但具有铁磁性。 4）奥氏体的导热性差，线膨胀系数最大，比铁素体和渗碳体的平均线膨胀系 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。 5）由于其导热性差，大钢件加热时，热透较慢，加热速度应当慢一些，以减 少温差应力，避免开裂。
临界点A3和Acm也附加脚标r，表示为Ar3、 Arcm。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
（2）奥氏体晶核的形成
形核点 一般认为奥氏体在铁素体和渗碳体交界面 上形成晶核。 奥氏体晶核也可以在以往的粗大奥氏体晶 界上（原始奥氏体晶界）形核并且长大，由 于这样的晶界处富集较多的碳原子和其他元 素，给奥氏体形核提供了有利条件。
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。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
（2）亚共析碳素钢等温TTA曲线
Fe-0.1%C钢
原因不明
材料相变理论钢中奥氏体的形成
Fe-0.6%C钢
（3）连续加热时奥氏体形成的TTA曲线
Fe-0.7%C钢
材料相变理论钢中奥氏体的形成
速度v下转变结束点 速度v下转变开始点
材料相变理论钢中奥氏体的形成
连续加热时奥氏体的形成特点
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。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
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
碳原子的间隙固溶
在1147℃时，碳在奥氏体中的最大溶解度 仅为2.11％（质量百分数），这是由于γ－Fe 的八面体中心的间隙半径仅为0.52Å，比碳原 子的半径0.86Å小。碳原子溶入将使八面体发 生较大的膨胀，产生畸变晶格不稳定，因此 溶解度是有限的。
如果图所示的间隙位置都被碳原子占据， 则一个晶胞中含有4个铁原子和4个碳原子， 则原子分数为50%，折合17.6wt％C。
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。
材料相变理论钢中奥氏体的形成
2.2 奥氏体形成机理
奥氏体形成是扩散性相变，转变的全过程可以分为四个阶段:
，是形核－长大的过程。
片状珠光体
奥氏体
材料相变理论钢中奥氏体的形成
（1）奥氏体形成的热力学条件
相变驱动力ΔGv
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。