Udtrykkene "udvidet austenit" og "S-fase" blev opfundet, da de først blev opdaget i begyndelsen af 1980'erne. Udtrykket S-fase blev brugt til at beskrive nye toppe, der blev vist med røntgenpulverdiffraktion (XRD). Man troede, at der blev dannet en ny fase i den austenitiske struktur i rustfrit stål. Det blev senere opdaget, at det ikke var sandt, og at der ikke sker nogen faseændring i den termokemiske diffusionsproces; men navnet blev hængende, og udtrykkene "udvidet austenit" eller "S-fase" bruges i dag i flæng. På et tidspunkt blev "M-fase" endda brugt, da man troede, at der blev dannet en martensitisk struktur, hvilket heller ikke er sandt.
S-fasen dannes ved en overmætning af kulstof og/eller kvælstof, op til 25 at% for kvælstof-S-fasen. Implantationen af elementerne er let at identificere ved et lyst hvidt lag og kan tilskrives gitterudvidelse, mens kernematerialet begrænser udvidelsen. Som følge heraf dannes der meget høje restspændinger, og der opnås høj hårdhed, typisk højere end 1000HV0,05. Begge typer S-fase (nitrogen og kulstof) er metastabile med sidstnævnte, som dannes i Kolsterising® processen, giver højere termisk stabilitet og mere duktilitet.
Som det fremgår af billedet, diffunderer kulstof- eller kvælstofatomer ind i gitterets mellemrum, og der opstår et tryk på overfladen, mens grundmaterialet absorberer udvidelsen.
- det hærdede lags duktilitet
- øget slidstyrke
- forbedret udmattelseslevetid
- Forebyggelse af galling for austenitiske materialeparringer