В реальных условиях при термической обработке, как правило, идет непрерывное охлаждение аустенита до комнатной температуры. При этом скорости охлаждения могут быть разные, как и соответствующие им структуры (рисунок 36).

При небольшой скорости охлаждения V₁ образуется перлит (П), при большей V₂-сорбит (С) и еще большей V₃-троостит (Т). Бейнит при непрерывном охлаждении углеродистой стали обычно не образуется. При высоких скоростях охлаждения V₄ часть аустенита образует троостит, часть аустенита, переохлаждаясь до точки Мн, превращается в мартенсит.

В связи с тем, что точка Мк лежит в области отрицательных температур (для данного примера), в структуре будет присутствовать остаточный аустенит (А_ост), для его устранения требуется проведение обработки холодом. Окончательная структура стали будет троостит и мартенсит (Т + М).

Рис. 36. Диаграмма изотермического распада аустенита с кривыми охлаждения

При очень большой скорости охлаждения V₅ диффузионный распад аустенита становится вообще невозможным и при охлаждении ниже точки Мн идет мартенситное превращение. Структура стали мартенсит и остаточный аустенит (М+А_ост), а после обработки холодом — мартенсит (М).

Минимальная скорость охлаждения, при которой весь аустенит переохлаждается до точки Мн и превращается в мартенсит, называется критической скоростью охлаждения (V_кр).

Она является касательной к кривой начала распада аустенита и неодинакова для различных сталей. Чем выше устойчивость аустенита, тем меньше критическая скорость охлаждения. Углеродистые стали имеют высокую критическую скорость охлаждения (800…200 ⁰С/с). Практически все легирующие элементы в стали (кроме кобальта) понижают ее, и она может быть 20 ⁰С/с и ниже, т.е. даже при охлаждении на воздухе образуется структура мартенсита (стали мартенситного класса).