2.2.1　奧氏體的結構、組織和性能

奧氏體的組織通常由多邊形等軸晶粒組成，有時在晶粒內可觀察到孿晶，如圖2-23所示。

圖2-23　奧氏體的金相組織

鋼中的奧氏體是碳（C）溶于γ-Fe形成的固溶體。經X射線衍射分析證明，C處在γ-Fe八面體中心空隙處，即面心立方點陣晶胞的中心或棱邊的中點（圖2-24）。當γ-Fe的點陣常數為3.64?（1?=10-10m）時，最大空隙的半徑為0.52?，與C原子半徑（0.77?）比較接近。因此，當空隙周圍的鐵原子因某種原因偏離平衡位置而使空隙“擴大”時，C原子將進入空隙而形成間隙式固溶體。C原子進入空隙后，引起點陣畸變，點陣常數增大。溶入的碳越多，點陣常數越大，如圖2-25所示。

圖2-24　C在γ-Fe中可能的間隙位置

圖2-25　奧氏體點陣常數和碳含量的關系

實際上碳在奧氏體中的最大溶解度是w_C為2.11%（1148℃），而不是按所有的八面體空隙均被填滿時計算所得的w_C=17.7%。按最大溶解度計算，大約2.5個γ-Fe晶胞中才有一個C原子。

碳原子在奧氏體中的分布是不均勻的，存在著濃度起伏。用統計理論計算表明，在含碳w_C為0.85%的奧氏體中可能存在著比其平均濃度高八倍的區域。

合金鋼中的奧氏體是C及合金元素溶于γ-Fe中形成的固溶體。Mn、Si、Cr、Ni、Co等合金元素溶入γ-Fe后將取代Fe原子形成置換式固溶體，引起點陣畸變和點陣常數變化。所以合金奧氏體的點陣常數除與碳含量有關外，還與合金元素的含量及合金元素原子和Fe原子的半徑差等因素有關。

Fe-C合金的奧氏體在727℃以下是不穩定相。但在Fe-C合金中加入足夠數量的能擴大γ相區的合金元素后，可使奧氏體在室溫甚至室溫以下成為穩定相。能在室溫下以呈奧氏體狀態使用的鋼稱為奧氏體鋼。奧氏體呈順磁性，故奧氏體鋼可以用作無磁鋼。

在鋼的各種組織中，以奧氏體的密度最大，比體積最小，線脹系數最大，導熱性能最差，故奧氏體鋼在加熱時應適當降低加熱速度。奧氏體滑移系統多，屈服強度低，易于產生塑性變形，這為鋼鐵材料的理性成形加工提供了便利條件。