共析钢的原始组织为片状珠光体。当加热到Ac1以上保温时，将全部转变为奥氏体。此转变过程由下 式表示：
珠光体P ( F + Fe3C ) → 奥氏体A ； 含碳量： 0.0218% 6.69% 0.77% 结构： 体心立方 （复杂斜方）正交晶格 面心立方 这一过程由Fe的晶格改组和Fe、C原子的扩散，它包括以下四个阶段：
1、奥氏体核的形成； 2、奥氏体核的长大； 3、剩余渗碳体溶解； 4、奥氏体成分均匀化。 （一）、奥氏体形核的形成 ： 1、形核位置： （1）、F/Fe3C界面；奥氏体晶核优先在铁素体与渗碳体相界面处通过扩散机制形成； （2）、珠光体团交界处； （3）、先共析铁素体/珠光体团交界处。 2、在上述位置优先在铁素体与渗碳体相界面处形核，这是由于满足三个起伏： （1）、界面上存在浓度结构起伏；相界面处存在碳的浓度起伏；容易满足形成奥氏体所需的碳浓度。相界面处存在结构起伏； （2）、界面存在缺陷，能量高，提供能量起伏；此处原子排列紊乱，位错、空位浓度较高，容易满足形成奥氏体所需的能量； （3）、有渗碳体溶解后的碳原子补充。 3、有时在铁素体内部也能形核，只要满足： （1）、温度高，提供足够的相变驱动力； （2）、有嵌镶块，提供足够的浓度条件和晶核尺寸。 4、奥氏体形核(在加热不快，温度不高的条件下)：有铁原子和碳原子扩散机制。 （二）、奥氏体核的长大： 奥氏体晶核形成之后，长大便开始了。其奥氏体核的长大是依靠碳原子的扩散、奥氏体两侧界面向 铁素体及渗碳体推移来进行的。长大过程是通过Fe3C向γ中溶解、依靠C原子在γ和α中的扩散、α→γ的 晶格改组、γ两侧界面（α/γ界面和Fe3C/γ界面）分别向α和Fe3C中推移等过程来进行的。因此，奥氏 体长大是C原子扩散控制的。 1、碳原子在奥氏体中的扩散： 设在温度t1，在F与Fe3C交界面形 成A核。由于A晶核中与F交界处C含量CA-F核中与Fe3C交界处C含量)，碳原子向F一侧扩散，就改 变了A中各个界面的浓度，破坏了平衡状态，为了恢复平衡，低碳的F将转变为A，而使界面处碳含量仍然恢复 到CA-F，同时Fe3C中的碳也溶入A ，也使界面浓度增高 到CA-Fe3C，有利于A的长大。
CA：奥氏体的碳浓度，0.77%； CA-F：奥氏体中靠近铁素体一侧含碳量（GS线）； CA-Fe3C：奥氏体中靠近渗碳体一侧含碳量（ES线）； CF-A：铁素体中靠近奥氏体一侧含碳量（GP线）； CF-Fe3C：铁素体中靠近渗碳体一侧含碳量（QP的延长线）； Fe3C：渗碳体的碳浓度，6.69%。
奥氏体长大机制：奥氏体晶核形成之后，它一面与渗碳体相接，另一面与铁素体接。在奥氏体中靠 近铁素体一侧含碳量（CA-F）较低，而靠近渗碳体一侧含碳量（CA-Fe3C）较高,由于CA-Fe3C>CA-F，这使 得在奥氏体中出现了碳的浓度梯度，引起碳在奥氏体中由高浓度的Fe3C/γ相界面向低浓度的α/γ相界面扩 散。随着碳在奥氏体中的扩散，破坏了原先相界面处碳浓度的平衡，即造成靠近铁素体一侧奥氏体的碳 浓度增高（>CA-F），靠近渗碳体一侧奥氏体的碳浓度降低（势必促使铁素体向奥氏体转变以及渗碳体的溶解。这样，奥氏体中与铁素体和渗碳体相界面处碳平衡浓度的破坏与恢复的反复循环过程，就使奥氏体逐渐向铁素体和渗碳体两方向长大，直至铁素体全部转变为奥 氏体为止。 2、碳原子在铁素体内部的扩散： 碳在奥氏体中的扩散的同时，在奥氏体中出现了碳的浓度梯度（CA-Fe3C－CA-F），碳在铁素体中也 进行扩散,促使奥氏体长大。由于F中与A交界的界面浓度CF-A原子向A一侧扩散，使F中碳浓度升高，有利于向奥氏体的转化。 （三）、剩余渗碳体溶解： 铁素体消失以后，仍有部分渗碳体尚未溶解，这部分渗碳体称为剩余渗碳体。 1、实验现象： （1）、F消失时，组织中的Fe3C还未完全转变； （2）、测定后发现A中含碳量低于共析成分0.77%。 2、?因： Fe-Fe3C相图上ES线斜度大于GS线，S点不在CA-F与CA-Fe3C中点，而稍偏右。所以A中平均 碳浓度，即(CA-F + CA-Fe3C)/2低于S点成分。当F全部转变为A后，多余的碳即以Fe3C形式存在。
通过随着保温时间延长或继续升温，剩余渗碳体通过碳原子的扩散，不断溶入奥氏体中，使奥氏体的碳浓度逐渐接近共析成分。这一阶段一直进行到渗碳体全部消失为止。 （四）、奥氏体成分均匀化： 当剩余渗碳体全部溶解后，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，原来存在渗碳体的区域碳浓度较高，而原来存在铁素体的区域碳浓度较低，只有继续延长保温时间，使碳原子充分扩散才能得到成分均匀的单相奥氏体。 共析碳钢的奥氏体等温形成是通过碳、铁原子的扩散，通过形核—长大—碳化物溶解—奥氏体均匀化四个步骤实现的。
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