由于含碳量超過0.30%的合金中的Mf低于室溫，因此在室溫下可能存在大量未轉化的殘余奧氏體，并與馬氏體混合。

圖 殘余奧氏體（白色）與馬氏體混合組織

殘余奧氏體是鋼鐵的一種特殊組織。圖中深色針狀物為回火馬氏體晶體，淺色區域為殘余奧氏體晶體。殘余奧氏體的數量與碳含量、合金含量（尤其是鎳和錳）、淬火介質溫度以及隨后的熱處理和/或機械處理有關。

每個樣品通過氣態充入99.9%純氫，用熱脫附分析觀察了氫的捕集和脫附行為。采用熱脫附分析方法，研究了外加塑性應變和降溫對雙相鋼（12vol-%殘余奧氏體）的影響。

當金屬構件的表面承受反復的循環荷載時，就會發生剝落。裂紋形成并發展，直到表面的一小部分松動，損壞表面并向系統添加碎屑。

圖 齒輪的輪齒表面剝落

圖 殘余奧氏體影響鋼拉伸行為

鋼的沖擊強度隨奧氏體含量的增加而增加。更高的沖擊強度可以提供額外的保護，防止開裂，反過來，有助于防止此類問題，如剝落。

重要的是要認識到，在給定應用條件下，必須在零部件的機械性能和最佳殘余奧氏體百分比之間建立平衡。

圖 殘余奧氏體與性能關系

對高殘留奧氏體滲碳斜齒輪進行了表面接觸疲勞試驗。試驗前殘余奧氏體為60%，與表層硬度低有關。然而，試驗齒輪表現出良好的抗點蝕性能，疲勞強度大于1380mpa。

對一個齒輪進行的詳細檢驗，發現在試驗過程中約50%的初始殘余奧氏體轉變為馬氏體。相變是應力或應變誘發和驅動的，僅限于表面10μm厚的薄層。

表面接觸疲勞強度的增加歸因于機械轉化層中殘余壓應力和硬度的增加。 

高性能齒輪經過表面硬化處理，以增加表面層的硬度，從而提高表面接觸疲勞的抗力。

表面滲碳廣泛用于提升齒輪和軸承的接觸疲勞性能。滲碳使碳含量增加到0.8%到1.0%之間。

此外，后續熱處理也用于產生回火馬氏體組織和一些殘余奧氏體。齒輪應用中的許多標準熱處理要求殘余奧氏體在15-20%的范圍內。

另一方面，在航空航天應用中，其他標準要求通過零下冷卻將殘余奧氏體減少到4%以下。 

一般來說，殘余奧氏體對疲勞的影響并不完全清楚。Zaccone等人指出，高含量的殘余奧氏體增加了低至中循環范圍內彎曲疲勞強度，但降低了高循環狀態下的疲勞強度。

一種解釋是：殘余奧氏體比回火馬氏體更軟，具有較高的斷裂韌性，這在低周疲勞狀態下是有益的，在低周疲勞狀態下，大部分的斷裂壽命都是由第二階段裂紋擴展決定的。

認為殘余奧氏體在靠近表面的薄層中由應力誘導轉變為馬氏體是獲得較好的抗點蝕疲勞性能的原因。