2.2.1　奥氏体的结构、组织和性能

奥氏体的组织通常由多边形等轴晶粒组成，有时在晶粒内可观察到孪晶，如图2-23所示。

图2-23　奥氏体的金相组织

钢中的奥氏体是碳（C）溶于γ-Fe形成的固溶体。经X射线衍射分析证明，C处在γ-Fe八面体中心空隙处，即面心立方点阵晶胞的中心或棱边的中点（图2-24）。当γ-Fe的点阵常数为3.64Å（1Å=10-10m）时，最大空隙的半径为0.52Å，与C原子半径（0.77Å）比较接近。因此，当空隙周围的铁原子因某种原因偏离平衡位置而使空隙“扩大”时，C原子将进入空隙而形成间隙式固溶体。C原子进入空隙后，引起点阵畸变，点阵常数增大。溶入的碳越多，点阵常数越大，如图2-25所示。

图2-24　C在γ-Fe中可能的间隙位置

图2-25　奥氏体点阵常数和碳含量的关系

实际上碳在奥氏体中的最大溶解度是w_C为2.11%（1148℃），而不是按所有的八面体空隙均被填满时计算所得的w_C=17.7%。按最大溶解度计算，大约2.5个γ-Fe晶胞中才有一个C原子。

碳原子在奥氏体中的分布是不均匀的，存在着浓度起伏。用统计理论计算表明，在含碳w_C为0.85%的奥氏体中可能存在着比其平均浓度高八倍的区域。

合金钢中的奥氏体是C及合金元素溶于γ-Fe中形成的固溶体。Mn、Si、Cr、Ni、Co等合金元素溶入γ-Fe后将取代Fe原子形成置换式固溶体，引起点阵畸变和点阵常数变化。所以合金奥氏体的点阵常数除与碳含量有关外，还与合金元素的含量及合金元素原子和Fe原子的半径差等因素有关。

Fe-C合金的奥氏体在727℃以下是不稳定相。但在Fe-C合金中加入足够数量的能扩大γ相区的合金元素后，可使奥氏体在室温甚至室温以下成为稳定相。能在室温下以呈奥氏体状态使用的钢称为奥氏体钢。奥氏体呈顺磁性，故奥氏体钢可以用作无磁钢。

在钢的各种组织中，以奥氏体的密度最大，比体积最小，线胀系数最大，导热性能最差，故奥氏体钢在加热时应适当降低加热速度。奥氏体滑移系统多，屈服强度低，易于产生塑性变形，这为钢铁材料的理性成形加工提供了便利条件。