Основные виды термической обработки сталей
Отжиг — это нагрев стали до температуры, определяемой целью отжига, выдержка при этой температуре и последующее медленное охлаждение. Цель отжига — устранение химической неоднородности сталей, понижение твердости для облегчения механической обработки и др.
Закалка состоит из нагрева стали до температур выше на 30—50°С линии GSK с последующим быстрым охлаждением. Основная цель закалки — повышение твердости и прочности стали.
В процессе отпуска уже закаленная сталь нагревается до температуры ниже линии PSK, выдерживается при этой температуре и охлаждается на воздухе или в масле. Главная цель отпуска — снизить хрупкость закаленной стали.
Превращения в стали при нагревании.
Нагрев стали при термической обработки используют для получения мелкозернистого аустенита.
Эвтектоидная сталь при нормальной температуре имеет структуру перлита. В процессе ее нагревания при температуре 727° С перлит превращается в аустенит.
В доэвтектоидных сталях (Ф+П) при дальнейшем нагревании происходит превращение феррита в аустенит, которое заканчивается при температуре 830°С.
У заэвтектоидных сталей (Ц+П) идет процесс растворения цементита в аустените, заканчивающийся при 940°С.
Образование
аустенита обеспечивает перестройку 
-железа
в 
-железо
с растворением в нем углерода.
Для завершения диффузионных процессов и получения однородного аустенита сталь нагревают до температур на 30-50° выше критических (830°С, 940°С или 727°С) и выдерживают при этих температурах определенное время.
Рост зерен аустенита при нагреве.
В момент превращения перлита в аустенит образуется большое количество мелких зерен аустенита. При дальнейшем повышении температуры зерно аустенита начинает расти. Это обусловлено стремлением системы к уменьшению свободной энергии.
Различают наследственно мелкозернистые и наследственно крупнозернистые стали. Под наследственной зернистостью понимают склонность аустенитного зерна к росту, отсюда мелкозернистые стали обладают меньшей склонностью аустенитного зерна к росту в отличие от крупнозернистых сталей. Однако при достижении температур 900-950 0 С барьеры, предшествующие росту зерна в наследственно мелкозернистых сталях устраняются, и происходит более интенсивный рост зерна по сравнению с крупнозернистыми сталями. При превращении перлита в аустенит выделяют начальное зерно – размер зерна в момент превращения П в А. Наследственное зерно – склонность аустенитного зерна к росту. И действительное зерно – размер зерна, полученный при конкретных условиях. На свойства стали оказывает влияние момент действительного зерна. С увеличением размера зерна характеристики прочности, и особенно ударная вязкость снижается, а увеличиваются магнитные и электрические свойства и наоборот.
Превращение переохлажденного аустенита (распад аустенита)
При закалке, нормализации и отжиге происходит распад переохлажденного аустенита, при этом возможны три типа превращений: перлитное, промежуточное (бейнитное), мартенситное.
Мартенситное превращение
Полиморфное превращение, при котором изменение взаимного расположения составляющих кристалл атомов (или молекул) происходит путём их упорядоченного перемещения, причем относительные смещения соседних атомов малы по сравнению с междуатомным расстоянием.
Превращение мартенсита и Аост при нагреве
при нагреве мартенсита идут следующие процессы: 1. снижение содержания углерода в мартенсите и образование цементита; 2. уменьшение внутренних напряжений;
3. рост частиц цементита;
4. превращение остаточного аустенита в мартенсит (важно для сталей с содержанием углерода 0,6 %, и особенно для легированных).
Обратимая и необратимая отпускная хрупкость
- понижение вязкости и сопротивления хрупкому разрушению легированной стали при отпуске в определенном интервале темп-р, а также при медленном охлаждении после отпуска или отжига в интервале 650—450°.
Необратимая отпускная хрупкость стали проявляется в падении вязкости при отпуске в интервале 250—400°. Хром и марганец способствуют развитию необратимой отпускной хрупкости стали,
Обратимая отпускная хрупкость стали проявляется в падении ударной вязкости легированной стали при медленном охлаждении в интервале 650— 450°, а также при более или менее длит, выдержках при отпуске в этом интервале температур.