С учетом термодинамических свойств водяного пара и экспериментальных данных были предложены следующие пять этапов:

Первый этап (запаривания) – от начала впуска пара до установления в автоклаве температуры, равной 100˚С. На этой стадии пар, как очень эффективный теплоноситель, отдает тепло. При этом, чем выше давление пара, тем выше его теплосодержание и тем, следовательно, более эффективна отдача тепла.

Впуск пара является сложным и ответственным моментом автоклавизации. Обладая большей теплопроводностью, стенки автоклава, вагонетки и другие металлические предметы раньше, чем автоклавизируемые изделия, достигают температуры 100˚С. Поэтому даже температура поверхности изделия в этот период значительно ниже не только температуры поступающего в автоклав водяного пара, но и образовавшегося конденсата.

Теплообмен осуществляется за счет конденсации водяных паров на поверхности изделия. На этой стадии (до 100˚С) наблюдается во всех случаях максимальный температурный перепад как между средой и поверхностью образца, так и между поверхностью и центром образца, достигающий 30…50˚С. В зависимости от конфигурации, размера и теплопроводности температурный перепад и связанные с этим напряжения могут вызвать разрушение изделий.

Второй этап начинается с температуры больше 100˚С, т. е. начала подъема давления, и продолжается до момента достижения максимального давления в автоклаве. В этот период наблюдается повышение не только температуры, но и давления пара. Этим второй этап существенно отличается от первого.

С повышением давления ускоряется процесс теплообмена, пар под давлением проникает в поры изделия и там конденсируется, что способствует нагреву по всему сечению образца. На этой стадии, перепад температуры между поверхностью и центром сокращается до 3…5˚С, что уже не может вызвать разрушающих температурных напряжений. Тем более что к этому времени образец приобрел некоторую прочность.

Третий этап – выдержка изделий при постоянном давлении и температуре.

Температура по сечениям образца выравнивается примерно через 30…60 мин от начала выдержки. Было замечено, что при высоких давлениях (1,6…2 МПа) даже небольшие колебания температуры среды (5…7˚С) отражаются на температуре не только поверхности, но и центра изделий.

Продолжительность изотермической выдержки определяется требованиями, предъявляемыми к качеству изделия, а также в зависимости от величины давления. Длительность третьей стадии должна изменяться (чем выше давление, тем короче режим автоклавизации); в ряде случаев третья стадия может отсутствовать.

Четвертый этап обработки начинается с момента снижения давления. В теплофизическом отношении он характеризуется тем, что изделие имеет более высокую температуру, чем среда, поэтому в порах, заполненных конденсатом, происходит бурное парообразование, что может вызвать разрушение.