1. Поняття критичних точок на діаграмі Fe-Fe3c. Критичні точки ас1 і ас3

Критичними точками називаються точки, при переході через яких починаються або закінчуються фазові перетворення.

АС1 – найвища температура існування аустеніту при охолодженні (або температура початку розпаду перліту у утворенням аустеніту при нагріванні)

АС3 – (лінія GS на діаграмі) – лінія початку розпаду аустеніту з утворенням фериту при охолодженні. Або закінчення перекристалізації фериту в аустеніт при нагріванні вище цієї точки.

2. Перетворення феритної-карбідної структури в аутсиніт при нагріванні

При звичайних умовах нагрівання перетворення перліту в аустеніт відбувається при температурі вищій від критичної точки АС1.Таким чином, при нагріванні евтевтичної сталі трохи вище від критичної точки АС1 феритно-цементитна суміш –перліт перетворюється в аустеніт.

Перетворення складається із двох одночасних процесів: поліморфного α => γ-залізо і розчинення цементиту в аустеніті.

При нагріванні доевтевтичної сталі до температури вище критичної точки АС1 після перетворення перліту в аустеніт, утвор.ється двофазна структура аустеніт і ферит. При подальшому нагріванні в інтервалі температур АС1-АС3 ферит поступово перетворюється в аустеніт: кількість фериту зменшується і збільшується кількість аустеніту, але зменшується в ньому кількість вуглецю.Вище температури АС3 ферит зникає, а концентрація вуглецю в аустеніті відповідає вмісту його в сталі.

3. Ріст зерна аустиніту при нагріванні

Зародки А(аустеніту) при температурі вище АС1 утворюються на границі розділу фаз Ф(фериту) і Ц(цементиту). При температурі лише трохи вище АС1 утворюється велика кількість зародків А і формується дрібнозерниста структура. При підвищенні температури в подальшому, або тривалої витримки при цій температурі відбувається явище збиральної рекристалізації зерен аустеніту.

Рекристалізація - процес об’єднання маленьких зерен у великі при температурі, яка атомам рівень енергії достатній для твердого перетворення. Причиною є намагання системи перейти до стану з мінімумом енергії.

Розмір зерна А, який утворився при нагріванні вище т. АС1 не змінюється при подальшому охолодженні.

За схильністю до росту зерна аустеніту сталі поділяють на спадково дрібнозернисті і спадково грубозернисті.

В спадково дрібнозернистій сталі при нагріванні до високих температур (1000-1050*) спостерігається незначне збільшення зерна, однак при більш високому нагріванні наступає бурний ріст зерна.

В спадково грубозернистій сталі навпаки, сильний ріст зерна спостерігається навіть при незначному нагріванні вище АС1.

Сталі розкислені алюмінієм спадково дрібнозернисті, так як в них утворюються дисперсні частинки AlN, які гальмують ріст зерна аустеніту, а розчинення цих частинок приводить до швидкого росту зерна.

В заевтектоїдних сталях в інтервалі температур А_С1 – А_Сmріст зерна аустеніту гальмують нерозчинені карбідні частинки. В доевтектоїдних сталях ріст зерна аустеніту в інтервалі температур А_С1 – А_С3 гальмують ділянки фериту.

Гальмують ріст зерна аустеніту карбідоутворюючі і нітридоутворюючі елементи. Вони утворюють трудно розчинні в аустеніті карбіди чи нітриди, які служать бар'єром для росту зерна. Чим більше карбідів і вища їх дисперсність, тим дрібніше зерно аустеніту. Одночасно нерозчинні карбідні і нітридні частинки сприяють утворенню зародків та росту нових зерен аустеніту, що також приводить до утворення дрібнішого зерна. Марганець і фосфор сприяють росту зерна аустеніту.