由于含碳量超过0.30%的合金中的Mf低于室温，因此在室温下可能存在大量未转化的残余奥氏体，并与马氏体混合。

图 残余奥氏体（白色）与马氏体混合组织

残余奥氏体是钢铁的一种特殊组织。图中深色针状物为回火马氏体晶体，浅色区域为残余奥氏体晶体。残余奥氏体的数量与碳含量、合金含量（尤其是镍和锰）、淬火介质温度以及随后的热处理和/或机械处理有关。

每个样品通过气态充入99.9%纯氢，用热脱附分析观察了氢的捕集和脱附行为。采用热脱附分析方法，研究了外加塑性应变和降温对双相钢（12vol-%残余奥氏体）的影响。

当金属构件的表面承受反复的循环荷载时，就会发生剥落。裂纹形成并发展，直到表面的一小部分松动，损坏表面并向系统添加碎屑。

图 齿轮的轮齿表面剥落

图 残余奥氏体影响钢拉伸行为

钢的冲击强度随奥氏体含量的增加而增加。更高的冲击强度可以提供额外的保护，防止开裂，反过来，有助于防止此类问题，如剥落。

重要的是要认识到，在给定应用条件下，必须在零部件的机械性能和最佳残余奥氏体百分比之间建立平衡。

图 残余奥氏体与性能关系

对高残留奥氏体渗碳斜齿轮进行了表面接触疲劳试验。试验前残余奥氏体为60%，与表层硬度低有关。然而，试验齿轮表现出良好的抗点蚀性能，疲劳强度大于1380mpa。

对一个齿轮进行的详细检验，发现在试验过程中约50%的初始残余奥氏体转变为马氏体。相变是应力或应变诱发和驱动的，仅限于表面10μm厚的薄层。

表面接触疲劳强度的增加归因于机械转化层中残余压应力和硬度的增加。 

高性能齿轮经过表面硬化处理，以增加表面层的硬度，从而提高表面接触疲劳的抗力。

表面渗碳广泛用于提升齿轮和轴承的接触疲劳性能。渗碳使碳含量增加到0.8%到1.0%之间。

此外，后续热处理也用于产生回火马氏体组织和一些残余奥氏体。齿轮应用中的许多标准热处理要求残余奥氏体在15-20%的范围内。

另一方面，在航空航天应用中，其他标准要求通过零下冷却将残余奥氏体减少到4%以下。 

一般来说，残余奥氏体对疲劳的影响并不完全清楚。Zaccone等人指出，高含量的残余奥氏体增加了低至中循环范围内弯曲疲劳强度，但降低了高循环状态下的疲劳强度。

一种解释是：残余奥氏体比回火马氏体更软，具有较高的断裂韧性，这在低周疲劳状态下是有益的，在低周疲劳状态下，大部分的断裂寿命都是由第二阶段裂纹扩展决定的。

认为残余奥氏体在靠近表面的薄层中由应力诱导转变为马氏体是获得较好的抗点蚀疲劳性能的原因。