亚共析钢的冷却结晶过程如图（典型铁碳合金的结晶过程分析示意图）中的合金II线所示，II线所对应的亚共析钢的碳的质量分数为0.50%，其结晶过程如图（亚共析钢的结晶过程示意图）所示。

图 亚共析钢的结晶过程示意图

亚共析钢在1点到3点温度间的冷却结晶过程与共析钢相似；当合金冷却到与GS线交于3点温度时，奥氏体开始转变成铁素体，称为先共析铁素体；在3点与4点之间，随着温度下降，铁素体量不断地增加.其成分沿着GP线改变，而奥氏体量逐渐减少.其成分随着GS线改变；当合金冷却到PSK线相交的4点温度时，铁素体中的碳的质量分数0.0218%，而剩余奥氏体正好为共析成分（碳的质量分数为0.77%),因此剩余的奥氏体，发生共析转变而形成了珠光体。4点以下继续冷却至室温，组织基本上不发生变化。故亚共析钢的室温平衡组织为铁素体F和珠光体P。

所有亚共析钢的结晶过程均相似，它们在室温下的组织都是由铁素体和珠光体组成。其差别仅在于二者的相对量有所不同，凡距共析成分越近的亚共析钢组织中所含的珠光体量越多。反之，铁素体量越多。如下图所示为某牌号的亚共析钢的显微组织。其中白亮部分为铁素体，黑色部分为珠光体。