При термической обработке стали происходят, например, такие основные фазовые превращения: 1

1. Превращение перлита в аустенит. 1 Происходит при нагреве выше критической температуры А1, минимальной свободной энергией обладает аустенит. 1
2. Превращение аустенита в перлит. 1 Происходит при охлаждении ниже А1, минимальной свободной энергией обладает перлит. 1
3. Превращение аустенита в мартенсит. 1 Происходит при быстром охлаждении ниже температуры нестабильного равновесия. 1
4. Превращение мартенсита в перлит. 1 Происходит при любых температурах, так как свободная энергия мартенсита больше, чем свободная энергия перлита. 1

Также при термической обработке могут происходить окисление и обезуглероживание стали, которые возникают из-за взаимодействия металла с газами, содержащимися в печах (кислород, водород, углекислый газ). 4 Окисление характеризуется образованием на поверхности детали окалины, а обезуглероживание — выгоранием углерода в поверхностных слоях детали с образованием структур феррита. 4