奥氏体化

将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程

奥氏体化是指将钢加热至临界点以上使形成奥氏体的金属热处理过程，加热的工件，使温度达到共析温度以上，使常温下的铁素体和渗碳体再转变回奥氏体。碳素钢和低合金钢在近平衡状态下室温的组织分为三类：亚共析钢——先共析铁素体加珠光体；共析钢——珠光体；过共析钢——先共析渗碳体加珠光体。

性能

在钢的各种组织中，以奥氏体的密度最高，比体积最小，线膨胀系数最大，导热性能最差。故奥氏体钢在加热时应降低加热速度。

奥氏体化过程

1. 奥氏体晶核的形成；

2. 奥氏体晶核的长大；

3. 渗碳体的溶解；

4. 奥氏体成分的均匀化珠光体转变为奥氏体并使奥氏体成分均匀必须有两个必要而充分条件：一是温度条件，要在Ac1以上加热，二是时间条件，要求在Ac1以上温度保持足够时间。

影响因素

1.加热温度；

2.钢的碳含量’钢中含碳量越高，奥氏体的形成速度越快；

3.钢的原始组织\u539f始组织越细，A形成越快。

钢中合金元素对奥氏体形成的影响主要有两方面：一方面是合金影响碳在奥氏体中的扩散系数；一方面是合金元素加入改变碳化物的稳定性。

连续加热时奥氏体的形成与等温形成过程相比特点：一、转变在一个温度范围内完成；二、转变速度随加热速度增加而增加三、奥氏体成分不均匀性随加热速度增大而增大四、奥氏体起始晶粒大小随加热速度增大而细化。

临界温度意义

Ac1：加热时珠光体转变为奥氏体的温度；

Ac3：加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度 Accm：加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度；

Ar1：冷却时奥氏体转变为珠光体的温度；

Ar3：冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度 Arcm：冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度。

分类

在加热时，在临界点A的时候，三类钢中都发生珠光体向奥氏体的转变(P→A)。随温度继续升高，先共析铁素体和先共析渗碳体不断向奥氏体转变(F→A，Cm→A)，到临界点Ac3(亚共析)或Accm(过共析)时全部转变为奥氏体。在完成上述相转变过程之后，还要发生奥氏体晶粒的长大。

方法

为研究温度对P→A转变速度的作用，常采用奥氏体等温形成法，即将共析钢试样快速加热到相变点A，以上不同的设定温度(加热过程中无相变)，保温，观察奥氏体的形成，记录上述3个步骤的起始和完成时间，作成奥氏体等温形成图，用以表示过热度对奥氏体形成速度的影响。

步骤

珠光体向奥氏体的转变是共析钢奥氏体化时最重要的一个相转变内容，它又由4个分步骤组成：①形核、②长大、③残余碳化物的溶解、④奥氏体成分均匀化（若为亚共析钢或过共析钢，还会有过剩相的转变和溶解这一步骤）。

第一步，奥氏体形核：在铁素体F和渗碳体Fe3C的相界或珠光体晶团界面上形核（因为此处存在能量、结构、成分的起伏）。常会通过细化原始组织提高形核率。

第二步，奥氏体长大：平衡-非平衡-平衡的反复循环过程。奥氏体形核之前，碳在F和Fe3C各自相区内是平衡的。当奥氏体晶核形成之后，由于靠近F的一侧含碳量低，靠近Fe3C一侧的含碳量高，故在奥氏体内部出现的碳浓度梯度，引起了碳的扩散，破坏了原先相界两侧的碳平衡。为了恢复碳平衡，会促使F转变为奥氏体以及Fe3C溶解，使得奥氏体向两侧长大。

第三步，残余Fe3C的溶解：界面向铁素体方向的推移速度大于向渗碳体方向，因而铁素体将首先消失，因此奥氏体形成后，还会有一部分Fe3C残余。这一部分Fe3C将会在加热保温过程中进一步溶解，直至完全消失。

第四步，奥氏体成分均匀化：当残余Fe3C完全消失，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原Fe3C处碳含量高，原F处含碳量低。继续延长保温时间，在浓度梯度驱动下，借助加热扩散和碳浓度梯度化学势，成分逐渐均匀化。

若为亚共析钢，则加热到Ac1时成为奥氏体和过剩F，进一步加热保温则过剩F逐渐转变为奥氏体，温度超过Ac3时转变完全；若为过共析钢，则加热到Ac1时成为奥氏体和过剩Fe3C，进一步加热保温则过剩Fe3C逐渐转变为奥氏体，温度超过Accm时转变完全。

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