奧氏體晶粒的長(zhǎng)大是一個(gè)自發(fā)的過程。奧氏體的晶粒越細(xì)，則其總的表面積越大，表面能就越大。奧氏體由細(xì)晶粒長(zhǎng)大成為粗晶粒的過程，實(shí)質(zhì)上是一個(gè)總的表面積減少、表面能降低的過程。任何物體在處于能量最低的狀態(tài)時(shí)，才是最穩(wěn)定的，就像水往低處流一樣，晶粒的長(zhǎng)大完全是一個(gè)能量降低的自發(fā)現(xiàn)象。

影響奧氏體形成的因素主要有加熱條件、原始組織、碳含量和合金元素四個(gè)方面。它們都是通過對(duì)奧氏體的成核及核的長(zhǎng)大速度的影響而起作用的。

(1)加熱溫度和保溫時(shí)間的影響。加熱溫度強(qiáng)烈地影響著奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。加熱溫度越高，鐵原子和碳原子的擴(kuò)散能力就越強(qiáng)，晶粒長(zhǎng)大越明顯。保溫時(shí)間越長(zhǎng)，原子擴(kuò)散越充分，為晶粒長(zhǎng)大提供了更多的機(jī)會(huì)，使晶粒容易長(zhǎng)大。在實(shí)際生產(chǎn)中，造成產(chǎn)品晶粒粗大的原因除原始組織不合格外，基本上都是由于加熱不當(dāng)，尤其是加熱溫度過高而引起的。應(yīng)嚴(yán)格控制加熱溫度，杜絕“跑溫”現(xiàn)象。

(2)加熱速度的影響。提高加熱速度，可以獲得細(xì)小的奧氏體晶粒。加熱速度越快，過熱度越大，奧氏體的成核量越多，晶粒就越細(xì)小。同時(shí)，加熱速度快時(shí)，奧氏體的晶粒沒有充分的時(shí)間長(zhǎng)大。例如，高頻感應(yīng)淬火時(shí)，由于加熱速度很快，零件表面在極短時(shí)間就達(dá)到淬火溫度，甚至超過正常的淬火溫度，快速冷卻后仍能得到合格的淬火組織，所以高頻感應(yīng)淬火溫度比普通淬火溫度高些。

(3)碳含量的影響。碳鋼在加熱時(shí)，奧氏體溫度升高到Ac3或Accm線以上時(shí)，晶粒開始長(zhǎng)大，隨著碳含量的增加，亞共析鋼奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向增加。在碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.8%~0.9%左右時(shí)，奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向最大。隨著碳含量的繼續(xù)增加，在Ac1和Accm之間存在著大量未溶的滲碳體質(zhì)點(diǎn)，這些質(zhì)點(diǎn)阻礙了奧氏體晶粒的長(zhǎng)大。

(4)合金元素的影響。Mn和P是加速奧氏體晶粒長(zhǎng)大的元素。Ti、Nb、V、Al、W、Mo、Cr、Si、Ni等元素能阻止奧氏體晶粒的長(zhǎng)大，這是由于合金元素能與碳形成很難溶解的合金碳化物，如TiC、WC等，這些未溶的碳化物使奧氏體晶界的遷移變得十分困難，減少了奧氏體晶粒長(zhǎng)大的傾向。Al、V、Nb、Ti的氧化物或氮化物質(zhì)點(diǎn)也具有阻礙奧氏體晶粒長(zhǎng)大的作用。

在實(shí)際應(yīng)用中，為了獲得良好的熱處理質(zhì)量，首先，在選材上以選擇優(yōu)質(zhì)碳素鋼或合金鋼為宜；其次，制訂合理的熱處理工藝；再次，操作上控制好加熱、保溫和冷卻三個(gè)環(huán)節(jié)。