奧氏體（伽馬鐵）

奧氏體，也稱為伽馬相鐵，是鐵的金屬非磁性同素異形體或鐵的固溶體，含有合金元素。在普通碳鋼中，奧氏體存在于臨界共析溫度1,000 K (1,340 °F)以上；其他合金鋼具有不同的共析溫度。它以威廉·錢德勒·羅伯茨-奧斯汀爵士(1843–1902)的名字命名。

SUS316奧氏體不銹鋼，含有西格瑪相。

奧氏體是碳和鐵的金屬非磁性固溶體，存在于1333°F (723°C)臨界溫度以上的鋼中。其面心立方(FCC)結(jié)構(gòu)使其能夠在溶液中保持高比例的碳。在許多磁性合金中，居里點(diǎn)（磁性材料停止磁性行為的溫度）發(fā)生在與奧氏體轉(zhuǎn)變幾乎相同的溫度下。這種行為歸因于奧氏體的順磁性，而馬氏體和鐵素體都具有強(qiáng)鐵磁性。

當(dāng)它冷卻時(shí)，這種結(jié)構(gòu)要么分解為鐵素體和滲碳體的混合物（通常以珠光體或貝氏體的結(jié)構(gòu)形式存在），要么發(fā)生稱為馬氏體轉(zhuǎn)變的輕微晶格畸變。冷卻速度決定了這些材料的相對(duì)比例，從而決定了鋼的機(jī)械性能（例如硬度、抗拉強(qiáng)度）。

鐵碳相圖，顯示了奧氏體在碳鋼中穩(wěn)定的條件。

奧氏體的碳含量遠(yuǎn)高于鐵素體，在1333°F (723°C) 時(shí)為0.8%，在2098°F (1148°C)時(shí)為2.08%。因此，在臨界溫度以上，鐵素體和滲碳體（對(duì)于碳含量為0.8%的鋼）中包含的所有碳都溶解在奧氏體中。從912到1,394 °C（1,674到2,541 °F），α 鐵經(jīng)歷了從體心立方 (BCC) 到伽馬鐵（也稱為奧氏體）的面心立方 (FCC) 構(gòu)型的相變。它同樣柔軟且具有延展性，但可以溶解更多的碳（在 1,146 °C (2,095 °F) 時(shí)，按質(zhì)量計(jì)可溶解多達(dá) 2.04%）。這種伽馬形式的鐵表現(xiàn)在制造醫(yī)院和食品服務(wù)設(shè)備最常用的不銹鋼類型。

奧氏體組織具有良好的抗蠕變性和良好的抗氧化性

淬火（誘導(dǎo)馬氏體轉(zhuǎn)變），然后回火（分解一些馬氏體和殘余奧氏體）是高性能鋼最常見的熱處理。添加某些其他金屬，如錳和鎳，可以穩(wěn)定奧氏體結(jié)構(gòu)，促進(jìn)低合金鋼的熱處理。在奧氏體不銹鋼的極端情況下，更高的合金含量使這種結(jié)構(gòu)即使在室溫下也很穩(wěn)定。

左側(cè)的鐵素體不銹鋼具有體心立方 (bcc) 晶體結(jié)構(gòu)。通過(guò)在這種不銹鋼中添加鎳，結(jié)構(gòu)從 bcc 變?yōu)槊嫘牧⒎?(fcc)，稱為奧氏體，

奧氏體化是指將鐵、鐵基金屬或鋼加熱到使其晶體結(jié)構(gòu)從鐵素體轉(zhuǎn)變?yōu)閵W氏體的溫度。不完全的初始奧氏體化會(huì)在基體中留下未溶解的碳化物。對(duì)于某些鐵、鐵基金屬和鋼，在奧氏體化步驟期間可能會(huì)出現(xiàn)或存在碳化物。通常用于此的術(shù)語(yǔ)是兩相奧氏體化。

不銹鋼SUS304奧氏體。

另一方面，硅、鉬、鉻等元素會(huì)使奧氏體不穩(wěn)定，提高共析溫度（鐵素體和滲碳體兩相變成單相奧氏體的溫度）。添加某些合金元素，如錳和鎳，可以穩(wěn)定奧氏體組織，促進(jìn)低合金鋼的熱處理。

向鐵素體鉻不銹鋼中添加 8% 的鎳可制成奧氏體鉻鎳不銹鋼，例如 SUS304不銹鋼。

在奧氏體不銹鋼的極端情況下，更高的合金含量使這種結(jié)構(gòu)即使在室溫下也很穩(wěn)定。另一方面，硅、鉬和鉻等元素會(huì)使奧氏體不穩(wěn)定，從而提高共析溫度。

奧氏體僅在 910 °C (1,670 °F) 以上以塊狀金屬形式穩(wěn)定。然而，面心立方 (fcc) 或金剛石立方襯底的使用允許 fcc 過(guò)渡金屬的外延生長(zhǎng)。奧氏體在金剛石 (100) 面上的外延生長(zhǎng)是可行的，因?yàn)榫Ц衿ヅ渚o密且金剛石 (100) 面的對(duì)稱性為 fcc。由于應(yīng)變多層的臨界厚度已經(jīng)確定并且與理論非常一致，因此可以生長(zhǎng)不止單層的伽馬鐵。