Начало перлито-аустенитного превращения сопровождается образованием первых зерен аустенита. Первые зерна аустенита образуются на границе между ферритом и цементитом — структурными составляющими перлита. Превращение начинается с образования множества мелких зерен. Размер этих зерен характеризует так называемую величину начального зерна аустенита.
Дальнейший нагрев (или выдержка) по окончании превращения вызывает рост аустенитных зерен. Рост зерна — самопроизвольно протекающий процесс, так как при этом уменьшается суммарная поверхность зерен (уменьшается поверхностная энергия), высокая температура обеспечивает лишь достаточную его скорость.
Различают два типа сталей: наследственно мелкозернистую и наследственно крупнозернистую; первая характеризуется малой склонностью к росту зерна, вторая — повышенной склонностью.
Переход через критическую точку А1 сопровождается резким уменьшением зерна (рис.50). При дальнейшем нагреве зерно аустенита в мелкозернистой стали не растет до 950—1000 °С, после чего устраняются факторы, препятствующие росту, и зерно начинает быстро расти.
У крупнозернистой стали ничто не препятствует росту зерна, который и начинается вскоре после перехода через критическую точку.
Под наследственной зернистостью следует подразумевать склонность аустенитного зерна к росту.
Рис. 50. Схемеизменения размера зерна в зависимости от нагрева в аустенитной области
Размер зерна, полученный в стали в результате той или иной термической обработки, — это так называемое действительное зерно.
Таким образом, различают:
1) начальное зерно — размер зерна аустенита в момент окончания перлито-аустенитного превращения; 2) наследственное (природное) зерно — склонность аустенитных зерен к росту; 3) действительное зерно — размер зерна аустенита в данных конкретных условиях.
Размеры перлитных зерен зависят от размеров зерен аустенита, из которых они образовались. Чем крупнее зерна аустенита, тем, как правило, большего размера перлитные зерна, образующиеся из них (рис.50). Аустенитные зерна растут только при нагреве (при последующем охлаждении они не измельчаются), поэтому максимальная температура нагрева стали в аустенитном состоянии и ее наследственная зернистость определяют окончательный размер зерна.
Укрупнение зерна аустенита в стали почти не отражается на механических свойствах таких, как твердость, сопротивление разрыву, предел текучести, относительное удлинение, но сильно снижает ударную вязкость.