鋼在加熱和冷卻時，其內(nèi)部組織和晶體結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，因此改變了鋼的性能，故熱處理成為一種充分發(fā)揮金屬材料潛在性能的極為有效的工藝。熱處理的目的是為了獲得所期望的組織和性能。熱處理由加熱、保溫和冷卻三個階段組成，探討加熱和冷卻時組織變化的規(guī)律即熱處理原理。
鋼在加熱時的轉(zhuǎn)變
將鋼加熱到超過臨界點(Ac1或AC3)以上時（見下圖），使鋼全部轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體，然后以不同方式進行冷卻轉(zhuǎn)變，可得到不同的組織。奧氏體是鋼的組織轉(zhuǎn)變的基本條件，奧氏體的形成是結(jié)晶過程，符合生核和長大的規(guī)律，其原子移動在固態(tài)下進行，故需更多的能量和時間。奧氏體為碳溶人γ-Fe中的固溶體，為多邊形等軸晶粒。奧氏體的形成過程有四個步驟，下面以共析鋼為例說明。
 
1.奧氏體的形成和長大
(1)奧氏體晶核的形成
組成珠光體的鐵素體和滲碳體相界處優(yōu)先形成奧氏體的晶核，此處擴散速度大，成分很不均勻，而原子的排列不太規(guī)則，其過冷度越大則界面處晶核形成越多。
(2)奧氏體的長大
圖1-1  Fe-Fe3 C相圖
在二者晶界處形成的晶核與相鄰的鐵素體和滲碳體存在碳的濃度差，產(chǎn)生的碳原子進行擴散和鐵原子的位移，使奧氏體的晶核逐漸長大，形成新的相界面，其長大為不連續(xù)的，新的晶核出現(xiàn)并長大，直到全部珠光體轉(zhuǎn)變結(jié)束為止。
(3)殘余滲碳體的溶解
于滲碳體的轉(zhuǎn)變速度比鐵素體慢，因此奧氏體中存在殘余滲碳體，隨著時間的延長逐漸溶解于奧氏體中。
(4)奧氏體成分的均勻化
殘余滲碳體在奧氏體中溶解后，成分并不均勻，即原滲碳體和原鐵素體的碳濃度差異很大，經(jīng)長時間碳原子擴散后，才使奧氏體成分均勻化。因此，為獲得均勻成分的奧氏體。熱處理保溫時間要充分，以確保鋼在冷卻后得到均勻的組織和良好的性能。
另外影響奧氏體的形成因素有鋼的原始組織、化學成分和加熱條件等。
2．奧氏體的晶粒度
將鋼加熱到相變點以上某一溫度并保溫一定時間得到的奧氏體的大小稱為“晶粒度”。由于鋼的成分和加熱條件的不同，可得到大小不等的奧氏體晶粒。奧氏體晶粒共分8級，其中1一3級為粗晶粒，4-6級為中等品粒，7-8級為細晶粒。具體晶粒度等級見下圖，
 
奧氏體晶粒度又可分為實際晶粒度、起始晶粒度和本質(zhì)晶粒度三種。鋼的晶粒度的大小直接影響到熱處理后的鋼的性能，而不同鋼種在加熱時晶粒長大的傾向也不一樣，我們把鋼在920一940℃加熱、保溫足夠時間(3-  5h)后測得鋼的晶粒大小，稱為本質(zhì)晶粒度。它比較真實地反映了奧氏體晶粒長大的傾向大小，通常采用本質(zhì)晶粒度來表示鋼的奧氏體晶粒度。在熱處理生產(chǎn)過程中，希望得到細的晶粒，在冷卻后組織的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物也會細化，鋼在常溫下具有良好的力學性能（硬度、強度、韌性和塑性等）。
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資料來源：東莞市弘超模具科技有限公司結(jié)構(gòu)鋼事業(yè)部
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