Отпуск стали является заключительной технологической операцией, определяющей ее конечные свойства. Отпуск смягчает действие закалки, уменьшает или снимает остаточные напряжения, повышает вязкость и пластичность, уменьшает твердость и прочность стали. Отпуск производят путем нагрева деталей, закаленных на мартенсит, до температуры ниже критической АС1, а затем медленно охлаждают. В зависимости от температуры нагрева могут быть получены структуры отпущенного мартенсита, троостита отпуска или сорбита отпуска. Троостит и сорбит могут получаться как в результате распада мартенсита, так и при более медленном охлаждении аустенита. Троостит и сорбит, полученные при распаде аустенита, представляют собой ферритно-цементитные неравновесные пластинчатые структуры. В сорбите усредненная толщина двух смежных пластинок феррита и цементита составляет 0,25…0,30 мкм, а в троостите 0,1…0,15 мкм. В сорбите и троостите отпуска цементит имеет зернистую форму.
В зависимости от температуры различают низкотемпературный (низкий), среднетемпературный (средний) и высокотемпературный (высокий) отпуск. При низкотемпературном отпуске сталь нагревают до 150…200 °С. В результате снижаются внутренние напряжения, а твердость практически не меняется. Структура стали при этом – отпущенный мартенсит. Низкий отпуск используют для инструментов и изделий, подвергающихся поверхностной закалке, цементации и нитроцементации. Продолжительность отпуска составляет от 1 до 2,5 часов.
Среднетемпературный отпуск проводят при 350…500 °С. Его применяют для пружин, рессор и ряда других изделий. Структура стали после отпуска – троостит отпуска.
Высокотемпературный отпуск проводят при 550…650 °С. Его применяют для нагруженных деталей. Структура стали после этого отпуска – сорбит отпуска. Высокий отпуск дает наилучшее соотношение прочности и вязкости стали. Закалку стали с последующим высоким отпуском называют улучшением [2].