大多數熱處理過程，首先必須把鋼加熱到奧氏體狀態，然后以適當的方式冷卻以獲得所期望的組織和性能。通常把鋼加熱獲得奧氏體的轉變過程稱為“奧氏體化”。加熱時形成的奧氏體的化學成分、均勻化程度及晶粒大小以及加熱后溶入奧氏體中的碳化物等過剩相的數量和分布狀況，直接影響鋼在冷卻后的組織和性能。因此，研究鋼在加熱時的組織轉變規律，控制加熱規范以改變鋼在高溫下的組織狀態，對于充分挖掘鋼材性能潛力、保證熱處理產品質量具有重要意義。

共析鋼中奧氏體的形成由下列四個基本過程組成：奧氏體形核、奧氏體長大、剩余滲碳體溶解和奧氏體成分均勻化，如圖所示。

a)A形核  b）A長大  c）剩余Fe3C溶解  d）A均勻化

(1)奧氏體的形核  

將鋼加熱到Ac1以上某一溫度保溫時，珠光體處于不穩定狀態，通常首先在鐵素體和滲碳體相界面上形成奧氏體晶核，這是由于鐵素體和滲碳體相界面上碳含量分布不均勻，原子排列不規則，易于產生濃度和結構起伏區，為奧氏體形核創造了有利條件。珠光體群邊界也可能成為奧氏體的形核部位。

(2)奧氏體的長大  

奧氏體晶核形成以后即開始長大。奧氏體晶粒長大是通過滲碳體的溶解、碳在奧氏體和鐵素體中的擴散和鐵素體繼續向奧氏體轉變而進行的。奧氏體形核后的長大，是新相奧氏體的相界面向著鐵素體和滲碳體這兩個方向同時推移的過程。通過原子擴散，鐵素體晶格先逐漸改組為奧氏體晶格，然后通過滲碳體的連續不斷分解和鐵原子擴散而使奧氏體晶核不斷長大。碳在奧氏體中擴散的同時，在鐵素體中也進行著擴散。

由于鐵素體與奧氏體相界面上的濃度差遠小于滲碳體與奧氏體相界的濃度差，因而鐵素體向奧氏體的轉變速度比滲碳體溶解的速度快得多。因此，珠光體中的鐵素體總是首先消失。當鐵素體全部轉變為奧氏體時，可以認為珠光體向奧氏體的轉變基本完成，但是仍有部分剩余滲碳體未溶解，此時奧氏體的平均碳含量低于共析成分，說明奧氏體化過程仍在繼續。

(3)剩余滲碳體的溶解  

鐵素體消失后，在繼續保溫或繼續加熱時，隨著碳在奧氏體中的繼續擴散，剩余滲碳體不斷向奧氏體中溶解。

(4)奧氏體成分均勻化  

當滲碳體剛剛全部溶入奧氏體后，奧氏體內碳含量仍是不均勻的，原來是滲碳體的地方碳含量較高，而原來是鐵素體的地方碳含量較低，只有經過長時間的保溫或繼續加熱，讓碳原子進行充分的擴散才能獲得成分均勻的奧氏體。

亞共析鋼和過共析鋼的奧氏體化過程同共析鋼基本相同。加熱溫度僅超過Ac1時，只能使原始組織中的珠光體轉變為奧氏體，仍保留一部分先共析鐵素體或先共析滲碳體。只有當加熱溫度超過Ac3或Accm并保溫足夠長的時間后，才能獲得均勻的單相奧氏體。