奧氏體晶核的形成，長大

奧氏體晶核的形成

由於鐵素體內部的碳原子很少，當加熱到723攝氏度的Ac1以上的某一溫度時，奧氏體晶核通常優先在鐵素體和滲碳體的相介面上形成，這也是因為在相介面上碳濃度分佈不均勻，位錯密度較高，原子排列不規則，晶格畸變大，處於能量較高的狀態，能為產生奧氏體晶核提供濃度和結構兩方面的有利條件。而奧氏體形核和液態結晶形核一樣，需要一定的結構起伏、能量起伏和濃度起伏。恰恰在鐵素體和滲碳體相界處的原子排列不規則，處於高能量的不穩定狀態，具體形核所需要的結構起伏和能量起伏條件。同時相介面處的碳濃度也處於鐵素體和滲碳體的過渡之間，容易出現奧氏體形核所需要的濃度起伏。所以，奧氏體的形核就優先在相介面上形成。

奧氏體晶核的長大

奧氏體晶核形成之後，同時與相滲碳體和相鐵素體相鄰，假定與鐵素體和滲碳體相鄰的晶介面都是平直的，根據Fe-Fe3C相圖可知，奧氏體與鐵素體相鄰的晶界處的碳濃度為Cy-a，奧氏體與滲碳體的相鄰晶界處的碳濃度為Cy-c。此時，兩個晶界都處於介面平衡狀態，這是系統自由能最低的狀態。由於碳濃度Cy-c>Cy-a，在奧氏體的晶界上出現了碳的濃度梯度，引起碳在奧氏體晶界處不斷地由高濃度向低濃度擴散。由於擴散，奧氏體與鐵素體相鄰晶界處碳濃度升高，而與滲碳體相鄰的晶界處碳濃度降低，從面破壞了晶介面的平衡，並使系統自由能升高。為了恢復平衡，滲碳體勢必溶入奧氏體，使它們的相介面碳濃度恢復到Cy-c，與此同時，相鄰的另一個介面上，發生奧氏體碳原子向鐵素體的擴散，使鐵素體轉變為奧氏體，使它們的介面恢復到Cy-a，從而恢復介面的平衡，降低系統的自由能。這樣，奧氏體的兩個晶介面就向鐵素體和滲碳體兩個方向推移，奧氏體便長大。由於奧氏體中碳原子的擴散，不斷打破相晶介面平衡，又透過滲碳體和鐵素體向奧氏體轉變而恢復平衡的過程迴圈往復地進行，奧氏體便不斷地向鐵素體和滲碳體中擴充套件，逐漸長大。另一方面，由於在鐵素體內，鐵素體與滲碳體和鐵素體與奧氏體接觸的兩個晶介面之間也存在碳濃度差Cf-c-Cf-y。因此，碳原子在向奧氏體中擴散的同時，也在向鐵素體中擴散。由於擴散的結果，使鐵素體向奧氏體轉變，從而促進奧氏體長大。