Перетворення пов'язано з дифузією вуглецю, супроводжується поліморфним перетворенням Feγ -> Feα. виділенням вуглецю з аустеніту у вигляді цементиту, розростанням утворився цементиту. Формула перетворення:
Залежно від ступеня переохолодження розрізняють три області перетворення. Спочатку, зі збільшенням переохолодження швидкість перетворення зростає, а потім зменшується. При температурі 727 o С і нижче 200 o С швидкість дорівнює нулю. При температурі 200 o С дорівнює нулю швидкість дифузії вуглецю.
Зразки нагрівають до температури, при якій структура складається з однорідного аустеніту (770 0 С). Потім переносять в термостати із заданою температурою (інтервал 25 - 50 0 С). Перетворення аустеніту можна легко виявити за допомогою спостережень за зміною магнітних характеристик, так як аустеніт парамагнитен, а ферит і цементит намагнічені.
Отримують серію кінетичних кривих (рисунок 1, позиція а), які показують кількість утвореного перліту в залежності від часу, що пройшов з початку перетворення.
Малюнок 1 - Кінетичні криві перетворення аустеніту при охолодженні і діаграма ізотермічного перетворення аустеніту
а - кінетичні криві перетворення аустеніту при охолодженні; б - діаграма ізотермічного перетворення аустеніту
На початку спостерігається інкубаційний підготовчий період, час, протягом якого зберігається переохолоджену аустенит. Перетворення протікає з різною швидкістю і досягає максимуму при утворенні 50% продуктів розпаду. Потім швидкість починає зменшуватися і поступово згасає. Зі збільшенням ступеня переохолодження стійкість аустеніту зменшується, а потім збільшується.
При малих ступенях переохолодження, в області температур 727 ... 550 o С, сутність перетворення полягає в тому, що в результаті перетворення аустеніту утворюється механічна суміш фериту і цементиту. склад якої відрізняється від складу вихідного аустеніту. Аустеніт містить 0,8% вуглецю, а утворюються фази: ферит -0,02%, цементит - 6,67% углерола.
Час стійкості аустеніту і швидкість його перетворення залежать від ступеня переохолодження.
Максимальна швидкість перетворення відповідає переохолодженню нижче температури A1 на 150 ... 200 o С. тобто відповідає мінімальній стійкості аустеніту.
Малюнок 2 - Механізм перетворення аустеніту в перліт
При утворенні перліту з аустеніту провідною фазою є цементит. Зародження центрів кристалізації цементиту полегшено на кордоні аустенітних зерен. Новоутворена платівка цементиту росте, подовжується і збіднює сусідні області вуглецем. Поруч з нею утворюються пластинки фериту. Ці пластинки ростуть як по товщині, так і по довжині. Зростання утворилися колоній перліту триває до зіткнення з кристалами перліту, що ростуть з інших центрів.
Властивості і будова продуктів перетворення аустеніту залежать від температури, при якій відбувається процес його розпаду.
Товщина сусідніх пластинок фериту і цементиту визначає дисперсність структури і позначається Δо. Вона залежить від температури перетворення. Залежно від дисперсності продукти розпаду мають різне назва.
Утворюється при переохолодженні до температури Т = 650 ... 700 o С. або при швидкості охолодження Vохл = 30 ... 60 o С / ч. Твердість становить 180 ... 250 НВ.
Утворюється при переохолодженні до температури Т = 600 ... 650 o С, або при швидкості охолодження Vохл = 60 o С / с. Твердість становить 250 ... 350 НВ. Структура характеризується високою межею пружності, достатньою в'язкістю і міцністю.
Утворюється при переохолодженні до температури Т = 550 ... 600 o С. або при швидкості охолодження Vохл = 150 o С / с. Твердість становить 350 ... 450 НВ. Структура характеризується високою межею пружності, малою в'язкістю і пластичністю.
Твердість ферритно-цементитной суміші прямопропорційна площі поверхні розділу між ферритом і цементитом.