Przemiana austenityczna
Podczas nagrzewania stali, powyżej temperatury Acl (727stC0, rozpoczyna się przemiana perlitu w austenit, nazywa przemianą austenityczną. W stanach podeutektoidalnych po przekroczeniu temperatury Ae3 rozpoczyna się przemiana ferrytu w austenit, a w stanach nadeutektoidalnych po osiągnięciu temperatury A (717 stC - 1147 st C) proces rozkłady cementytu.
Przemiana austenityczna rozpoczyna się zarodkowaniem austenitu na granicach międzyfazowych ferryt - cementyt i ma charakter dyfuzyjny. Szybkość zachodzenia przemiany austenitycznej zależy głównie od stopnia przegrzaniu perlitu (ferrytu) powyżej temperatury (727-912 st.C) przy grzaniu izotermicznym lub szybkości nagrzewania przy grzaniu ciągłym oraz od ogólnej powierzchni granic międzyfazowych …
Bezpośrednio po zakończeniu przemiany austanitycznej otrzymamy austenit jest niejednorodny i do pełnego wyrównania koncentracji węgla i innych pierwiastków stopowych konieczne jest dalsze wygrzewanie
Przemienianie perlitu w austenit towarzyszy rozdrobnienie ziarna jednak dalszy wzrost temperatury lub czas austenizowania sprzyja rozrostowi ziaren. Skłonność do rozrostu ziaren austenitu zależy w znacznym stopniu od rodzaju stali, które możemy podzielić na dwie grupy:
Stale drobnoziarniste o małej skłonności do rozrostu ziaren austenitu w zakresie temperatur do 900-950 st C
Stale gruboziarniste, w których rozrost ziaren austenitu następuje bezpośrednio po zakończeniu przemiany austenitycznej.
Głównym czynnikiem hamującym rozrost ziaren austenitu są dyspersyjne cząstki obcych faz, uniemożliwiające migrację granic ziaren. Do stali charakteryzujących się małą skłonnością do rozrostu ziaren należą m.in. stale odtleniane za pomocą aluminium oraz stale nadeutektedoidalne i stopowe zawierające trudno rozpuszczalne węgliki. Stale drobnoziarniste umożliwiają stosowanie szerszego zakresu temperatury obróbki plastycznej na gorąco. Drobno ziarnista struktura austenitu pierwotnego wpływa na poprawę właściwości mechanicznych i eksploatacyjnych stali normalizowanych, hartowanych i ulepszanych cieplnie
Przemiany podczas chłodzenia
Austenit jest fazą trwałą tylko w pewnym zakresie temperatur i po ochłodzeniu poniżej temperatury Ar3 uległ przemianie perlitycznej, bainityczną lub martenzytycznej. Dane dotyczące zależności struktury i właściwości stali od temperatury i czasu przemiany przechłodzonego austenitu zawierają wykresy CP (czas -temp -przemiana) w zależności od sposobu chłodzenia dla różnych gatunków stali są opracowane wykresy:
CTPi - przy chłodzeniu izotermicznym
CTPc - przy chłodzeniu ciągłym
CTPs - przy spawaniu
Przemiana perlityczna
Przemiana perlityczna zachodzi po ochlodzeni austanitu do zakresu temperatur pomiędzy temperaturą Ar1 a temperaturą minimalnej trwałości austenitu 500-550 st C w jej wyniku z austanitu powstaje mieszanina eutektoidalna złożona z płytek ferrytu i cementytu zwana perlitem. Przemiana perlityczna jest przemianą dyfuzyjną, związaną z przegrupowaniem atomów węgla i zachodz przez zarodkowanie oraz rozrost zarodków. Zarodkowanie perlitu przebiega homogeniczna na granicach ziarem austenitu czy nierozpuszczonych cząstkach innych faz, przy czym z danych doświadczalnych wyniki, że w pierwszej kolejności powstaje płytka cementytu, powodując zubożeniw zawartości węgla w otaczającym ją austenicie. Gdy stężenie węgla w austenicie spadnie do poziomu odpowiadającego jego zawartości w ferrycie - powstaje płytka ferrytu, co prowadzi do wzbogacenia sąsiednich obszarów austenitu w węgiel do zawartości wymaganej dla powstanie płyki cementytu. Kolonia perlitu rośnie poprzez dobudowywanie nowych płytek ferrytu i cementutu oraz przez wzrost czołowy, który zachodzi na drodze dyfuzyjnego przegrupowawania atomów węgla