( ) (1.4) Chiều sâu khuếch tán của C trong austenit phụ thuộc chủ yếu vào nhiệt độ.
1.8.3.2. hạt austenit và graphit
Kích thước hạt austenit được kiểm soát bằng cấu trúc trước khi nhiệt luyện, nhiệt độ và thời gian austenit hoá. Nhiệt độ austenit hoá càng cao, thời gian càng dài, hạt austenit càng thô. Hạt austenit ảnh hưởng đến động học chuyển biến ausferit và ảnh hưởng đến quá trình tạo mầm của pha tiết ra. Biên giới hạt austenit chính là nơi đủ năng lượng cho sự tạo mầm dị pha của ferit, xementit và kim ferit. Do đó, mật độ biên giới hạt trong đơn vị thể tích càng lớn (hạt austenit càng mịn) tốc độ tạo mầm càng tăng và tốc độ chuyển biến của quá trình cũng tăng.
Tính ổn định của austenit khi chuyển biến đẳng nhiệt phụ thuộc rất nhiều vào lượng hoà tan của C trong nó. Sự bão hoà C vào trong austenit khi austenit hoá ở nhiệt độ cao có ý nghĩa rất lớn đối với vấn đề này. Ở đây, có hai yếu tố quyết định tới độ bão hoà C là kích thước graphit và điều kiện austenit hoá (nhiệt độ và thời gian). Tuy nhiên, các yếu tố này lại có ảnh hưởng rất lớn đến sự hình thành vùng cửa sổ khi tôi đẳng nhiệt.
Lượng graphit cầu càng nhiều, austenit càng mịn, thiên tích càng ít thì các phản ứng đầu vùng cửa sổ xảy ra càng sớm, đường kết thúc gần như không thay đổi, do đó vùng cửa sổ càng rộng. Điều đó làm thuận lợi cho việc sản xuất gang cầu ausferit. Mặt khác, tổ chức ausferit càng mịn và cơ tính càng cao [90].
Tăng nhiệt độ austenit hoá, đường bắt đầu vùng cửa sổ dịch chuyển sang phải và đỉnh vùng ausferit dịch xuống thấp [59].
Tăng nhiệt độ austenit hoá, nồng độ cacbon trong austenit tăng, đồng thời làm giảm nhiệt độ bắt đầu chuyển biến mactensit Ms. Giảm nhiệt độ austenit hoá lại làm tăng tốc độ phản ứng giai đoạn I, các kim ferit trở nên mịn hơn và phân bố đồng đều hơn, tỷ phần thể tích của austenit dư sẽ giảm đi. Giảm nhiệt độ austenit hoá, kích thước hạt austenit giảm đi, biến giới hạt tăng lên. Do các mầm ferit hình thành trên biên giới hạt austenit, nên tăng biên giới hạt đồng nghĩa với thúc đẩy quá trình hình thành mầm kim ferit và làm các kim ferit trở nên mịn hơn, tốc độ chuyển biến của phản ứng ausferit cũng nhanh hơn. Tôi đẳng nhiệt ở nhiệt độ 250 oC đối với gang cầu cacbon đương lượng thấp, tổ chức sẽ thu được bao gồm các kim mactensit nằm xen lẫn ferit hình kim [91].
Tác giả [92] nghiên cứu cơ chế khuếch tán của C trong chuyển biến giai đoạn I và có một số kết luận như sau. Khi nhiệt độ austenit hoá cao khoảng 1000 oC, đường kính hạt austenit cỡ 28 µm. Ở nhiệt độ austenit hoá thấp, khoảng cách giữa các tấm ferit cạnh nhau rất nhỏ, nhỏ hơn 2 µm. Trong trường hợp nhiệt độ cao, cacbon thải ra từ các kim ferit đang phát triển sẽ phải khuếch tán một khoảng cách dài hơn đối với tất cả các nền austenit đã bão hoà cacbon. Do hai quá trình cạnh tranh lẫn nhau: tạo mầm, phát triển mầm ferit và quá trình làm giàu cacbon trong austenit mà không có đủ thời gian để cho austenit có đủ nồng độ cacbon trở nên ổn định.
Giả thiết rằng, hệ số khuếch tán D được thể hiện qua công thức: