奥氏体的形成是由四个基本过程组成的，下面以共析钢为例进行说明。

1.奥氏体的形核

奥氏体的晶核首先在铁素体和渗碳体两相界面处或在珠光体团的边界上形成，只有这样才能满足能量起伏、结构起伏、成分起伏这三个形核的基本条件。

1）铁素体和渗碳体的相界面处的碳原子浓度相差较大，有利于获得形成奥氏体晶核所需要的碳浓度。

2）在铁素体和渗碳体的相界面处，原子排列不规则，铁原子有可能通过短程扩散由旧相的点阵向新相的点阵转移，从而促成奥氏体晶核的形成。

3）两相界面处杂质及其他晶体缺陷较多，不仅碳原子浓度较高，而且有较高的畸变能，如果新相在这些部位上形核，则有可能消除部分晶体缺陷而使系统的吉布斯自由能降低，并且新相成核时产生的应变能也较容易借助相界（晶界）流变相释放。

珠光体团边界与铁素体和渗碳体的相界面一样，也是奥氏体的形核部位。此外在快速加热时，由于过热度大，奥氏体临界晶核尺寸减小，且相变所需要的浓度起伏也减小，因此新相奥氏体也可在铁素体内的亚晶界上形核。

2.奥氏体的长大

奥氏体晶体的长大是通过铁素体与奥氏体之间的点阵重构、渗碳体的溶解和碳在奥氏体中的扩散等过程进行的，即奥氏体形核后依靠逐渐吞噬其两边的铁素体和渗碳体而长大。(www.daowen.com)

奥氏体中的碳浓度差是奥氏体在铁素体和渗碳体相界面上形核的必然结果，是相界面移动的驱动力。相界面移动的结果是Fe₃C不断被溶解，α相逐渐转变成γ相。

3.残留渗碳体的溶解

在奥氏体的长大过程中，由于奥氏体与铁素体相界面处的碳浓度差显著地小于渗碳体和奥氏体相界面处的碳浓度差，所以奥氏体只需溶解一小部分渗碳体就可以使其界面处的奥氏体达到饱和，但只有溶解大量的铁素体才能使其相界面处的奥氏体碳浓度趋于平衡。长大中的奥氏体溶解铁素体的速度始终大于溶解渗碳体的速度，铁素体溶解速度是渗碳体溶解速度的14倍，故在共析钢中铁素体总是先消失。

碳化物溶入奥氏体的机理现在还不十分清楚，一般认为是通过碳化物中的碳原子向奥氏体中扩散和铁原子向富碳的渗碳体区扩散以及Fe₃C的晶体点阵改组来完成的。即铁素体消失以后，随着保温时间的延长或继续升温，剩余在奥氏体中的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趋于共析成分，一旦渗碳体全部溶解，这一阶段就宣告结束。

4.奥氏体成分的均匀化

当剩余渗碳体全部溶解时，奥氏体中的碳浓度仍是不均匀的，渗碳体的区域浓度较高，继续延长保温时间或继续升温，通过碳原子的扩散，奥氏体中的碳浓度逐渐趋向均匀化，最后得到均匀的单相奥氏体。

亚共析钢和过共析钢的奥氏体形成过程与共析钢基本相同，当加热温度仅超过A1时，只能使原始组织中的珠光体转变成奥氏体，仍保留一部分先共析铁素体或先共析渗碳体，只有当加热温度超过A₃或Ac_m，并保温足够的时间时，才能获得均匀的单相奥氏体。

这里需要注意的是，在整个奥氏体形成过程中，剩余碳化物溶解，特别是奥氏体成分均匀化所需的时间最长。