I termini "austenite espansa" e "fase S" sono stati coniati quando sono stati scoperti per la prima volta all'inizio degli anni Ottanta. Il termine fase S è stato utilizzato per descrivere i nuovi picchi evidenziati dalla diffrazione di polvere a raggi X (XRD). Si riteneva che nella struttura austenitica degli acciai inossidabili si formasse una nuova fase. In seguito si scoprì che ciò non era vero e che non si verificava alcun cambiamento di fase nel processo di diffusione termochimica; tuttavia, il nome rimase in uso e i termini "austenite espansa" o "fase S" sono oggi utilizzati in modo intercambiabile. A un certo punto è stato usato anche il termine "fase M", poiché si pensava che si formasse una struttura martensitica, il che non è vero.
La fase S è formata da una sovrasaturazione di carbonio e/o azoto, fino al 25 at% per la fase S azotata. I risultati dell'impianto degli elementi sono facilmente identificabili da uno strato bianco brillante e possono essere attribuiti all'espansione del reticolo, mentre il materiale del nucleo limita l'espansione. Di conseguenza, si formano tensioni residue molto elevate e si ottiene una durezza elevata, tipicamente superiore a 1000HV0,05. Entrambi i tipi di fase S (azoto e carbonio) sono metastabili, con quest'ultimo che si forma nella fase di Kolsterising® offre una maggiore stabilità termica e una maggiore duttilità.
Come mostrato nella figura, gli atomi di carbonio o di azoto si diffondono negli spazi interstiziali del reticolo e la pressione viene esercitata sulla superficie, mentre il materiale di base assorbe l'espansione.
- duttilità dello strato indurito
- aumento della resistenza all'abrasione
- migliore durata a fatica
- prevenzione della gallerizzazione per accoppiamenti di materiali austenitici