Odpuszczanie stali – proces, mechanizmy, temperatura i zastosowanie

Odpuszczanie stali jest procesem obróbki cieplnej wykonywanym przede wszystkim po hartowaniu. Polega na nagrzaniu zahartowanej stali do temperatury niższej od temperatury Ac1, wygrzaniu jej przez odpowiednio dobrany czas, a następnie chłodzeniu w warunkach wynikających z technologii danego materiału.
Podstawowym zadaniem odpuszczania jest zmiana niestabilnej, silnie naprężonej mikrostruktury powstałej podczas hartowania oraz uzyskanie wymaganej kombinacji twardości, wytrzymałości, plastyczności, ciągliwości i odporności na pękanie. Proces zwykle prowadzi do zmniejszenia twardości w stosunku do stanu bezpośrednio po hartowaniu, ale jednocześnie może znacząco poprawić właściwości użytkowe materiału.
Odpuszczanie nie powinno być traktowane wyłącznie jako proces „usuwania kruchości po hartowaniu”. Podczas nagrzewania zahartowanej stali zachodzą złożone przemiany mikrostrukturalne obejmujące między innymi zmiany przesyconego martenzytu, wydzielanie węglików, zmniejszanie naprężeń oraz – zależnie od gatunku stali i temperatury – przemiany austenitu szczątkowego.

Dlaczego stal po hartowaniu wymaga odpuszczania?

Podczas hartowania stal jest austenityzowana, a następnie chłodzona z szybkością umożliwiającą uzyskanie wymaganej struktury hartowniczej. W klasycznym hartowaniu stali konstrukcyjnych, narzędziowych i martenzytycznych stali nierdzewnych jednym z podstawowych składników mikrostruktury jest martenzyt.
Martenzyt bezpośrednio po hartowaniu może charakteryzować się bardzo wysoką twardością, ale jednocześnie małą plastycznością i znacznymi naprężeniami wewnętrznymi. W mikrostrukturze może występować również austenit szczątkowy, którego ilość zależy między innymi od składu chemicznego stali i parametrów austenityzacji.
Pozostawienie elementu w stanie bezpośrednio po hartowaniu może być niekorzystne ze względu na:

• duże naprężenia hartownicze,
• ograniczoną plastyczność,
• podwyższone ryzyko kruchego pękania,
• możliwość zmian wymiarowych związanych z niestabilnością mikrostruktury,
• niekorzystne połączenie twardości i udarności dla wielu zastosowań konstrukcyjnych.

Odpuszczanie pozwala kontrolowanie zmienić ten stan i dostosować właściwości stali do rzeczywistych warunków pracy elementu.

Na czym polega odpuszczanie stali?

Proces odpuszczania można przedstawić w trzech podstawowych etapach:

1. Nagrzewanie zahartowanej stali do określonej temperatury niższej od Ac1.
2. Wygrzewanie przez czas umożliwiający zajście wymaganych przemian mikrostrukturalnych.
3. Chłodzenie w sposób odpowiedni dla konkretnego gatunku stali i technologii.

Temperatura odpuszczania jest jednym z najważniejszych parametrów decydujących o końcowych właściwościach. Wraz ze zmianą temperatury zmienia się charakter przemian zachodzących w martenzycie, rodzaj i rozmieszczenie wydzieleń oraz końcowe właściwości mechaniczne materiału.

Co dzieje się z martenzytem podczas odpuszczania?

Martenzyt powstający podczas hartowania jest przesyconym roztworem węgla w żelazie o strukturze silnie zniekształconej. Stan ten jest termodynamicznie niestabilny.
Podczas nagrzewania zahartowanej stali zwiększa się ruchliwość atomów, dzięki czemu możliwe stają się procesy dyfuzyjne prowadzące do stopniowego rozpadu struktury hartowniczej.
W zależności od temperatury, czasu i składu chemicznego mogą zachodzić między innymi:

• zmiany rozmieszczenia atomów węgla w martenzycie,
• wydzielanie przejściowych faz węglikowych,
• wydzielanie cementytu,
• wydzielanie węglików stopowych w odpowiednich stalach stopowych,
• zmniejszanie tetragonalności martenzytu,
• zmniejszanie gęstości defektów i naprężeń wewnętrznych,
• przemiany austenitu szczątkowego,
• koagulacja i wzrost wydzieleń przy bardziej intensywnym odpuszczaniu.

Martenzyt odpuszczony

Martenzyt odpuszczony jest określeniem struktury powstającej wskutek przemian zachodzących podczas odpuszczania zahartowanej stali. Jego dokładna budowa zależy od temperatury odpuszczania, czasu oraz składu materiału.
Wraz ze wzrostem temperatury odpuszczania przesycony martenzyt stopniowo traci część węgla, a w mikrostrukturze powstają wydzielenia węglikowe. Zmieniają się jednocześnie twardość, wytrzymałość, plastyczność i odporność na pękanie.
Nie należy więc traktować określenia „martenzyt odpuszczony” jako jednej identycznej mikrostruktury występującej we wszystkich stalach i przy wszystkich temperaturach odpuszczania.

Wydzielanie węglików podczas odpuszczania

Jednym z najważniejszych zjawisk zachodzących podczas odpuszczania jest wydzielanie węgla z przesyconej struktury martenzytycznej i powstawanie faz węglikowych.
W stalach węglowych istotną rolę odgrywa ostatecznie cementyt Fe₃C. W stalach stopowych sytuacja jest bardziej złożona, ponieważ obecność pierwiastków węglikotwórczych może prowadzić do powstawania różnych węglików stopowych.
Szczególne znaczenie mają takie pierwiastki jak chrom, molibden, wanad i wolfram. Ich obecność może znacząco zmieniać przebieg odpuszczania i odporność stali na spadek twardości wraz ze wzrostem temperatury.

Wpływ temperatury odpuszczania na właściwości stali

Temperatura odpuszczania jest dobierana w zależności od wymaganych właściwości końcowych. Ogólnie wraz ze wzrostem temperatury odpuszczania stali węglowych i wielu stali niskostopowych zmniejszają się twardość i wytrzymałość, natomiast zwiększają plastyczność i zdolność do pochłaniania energii przed pęknięciem.
Zależność ta nie jest jednak identyczna dla wszystkich gatunków. W wysokostopowych stalach narzędziowych mogą występować zjawiska twardości wtórnej, dlatego prosta zasada „wyższa temperatura = zawsze mniejsza twardość” nie ma charakteru uniwersalnego.

Rodzaje odpuszczania stali

W klasycznym podziale technologicznym wyróżnia się odpuszczanie niskie, średnie i wysokie. Granice temperatur podawane dla tych grup należy traktować jako orientacyjne, ponieważ rzeczywiste parametry zależą od gatunku stali i wymaganych właściwości.

Odpuszczanie niskie

Odpuszczanie niskie prowadzi się w stosunkowo niskiej temperaturze, często orientacyjnie w zakresie około 150–250°C. Podstawowym celem jest zmniejszenie naprężeń i ograniczenie kruchości stanu zahartowanego przy zachowaniu dużej części wysokiej twardości.

Proces stosowany jest między innymi w przypadku wybranych:

• stali narzędziowych,
• elementów łożyskowych,
• narzędzi i części wymagających wysokiej odporności na zużycie,
• elementów, dla których priorytetem jest zachowanie wysokiej twardości po hartowaniu.

Dokładna temperatura zależy od gatunku. Niektóre wysokostopowe stale narzędziowe wykorzystują zupełnie inne zakresy odpuszczania i mogą wymagać wielokrotnego odpuszczania.

Odpuszczanie średnie

Odpuszczanie średnie prowadzi się w zakresie pośrednim pomiędzy odpuszczaniem niskim i wysokim. W klasycznym podziale często wskazuje się orientacyjnie temperatury około 250–500°C.
Wraz ze wzrostem temperatury postępuje rozpad struktury hartowniczej i zmienia się stan wydzieleń węglikowych. Twardość i wytrzymałość zwykle zmniejszają się, natomiast wzrasta zdolność materiału do odkształcenia i przenoszenia określonych obciążeń dynamicznych.
Zakres ten może być wykorzystywany między innymi dla wybranych elementów sprężystych oraz części wymagających określonego połączenia wytrzymałości i sprężystości. Należy jednak uwzględniać możliwość występowania niekorzystnych zjawisk kruchości w określonych stalach i zakresach temperatur.

Odpuszczanie wysokie

Odpuszczanie wysokie prowadzi się w temperaturze znacznie wyższej, ale nadal poniżej Ac1. W klasycznym ujęciu dla wielu stali konstrukcyjnych jest to zakres rzędu około 500–650°C, jednak dokładna temperatura musi wynikać z charakterystyki konkretnego gatunku.
Wysokie odpuszczanie po hartowaniu stanowi podstawę procesu określanego jako ulepszanie cieplne.
Jego celem jest uzyskanie korzystnego połączenia:

• wysokiej wytrzymałości,
• odpowiedniej granicy plastyczności,
• dobrej plastyczności,
• ciągliwości,
• odporności na obciążenia dynamiczne.

Proces jest powszechnie stosowany dla wałów, osi, śrub o wysokiej wytrzymałości, korbowodów, elementów przekładni i innych części maszyn pracujących pod znacznymi obciążeniami.

Odpuszczanie a ulepszanie cieplne – jaka jest różnica?

Odpuszczanie jest samodzielnym procesem wykonywanym po hartowaniu. Może być prowadzone w różnych zakresach temperatur zależnie od wymaganych właściwości.
Ulepszanie cieplne oznacza natomiast konkretną sekwencję:

HARTOWANIE → WYSOKIE ODPUSZCZANIE → ULEPSZENIE CIEPLNE

Nie każde odpuszczanie jest więc ulepszaniem cieplnym. Odpuszczanie niskie stosowane po hartowaniu narzędzia nie oznacza, że materiał został ulepszony cieplnie w technologicznym znaczeniu tego określenia.

Temperatura Ac1 a odpuszczanie

Temperatura Ac1 określa początek powstawania austenitu podczas nagrzewania stali. Odpuszczanie prowadzi się poniżej tej temperatury, ponieważ celem procesu nie jest ponowna austenityzacja materiału.
Przekroczenie zakresu właściwego dla odpuszczania może doprowadzić do rozpoczęcia przemian związanych z powstawaniem austenitu, a wtedy proces przestaje być klasycznym odpuszczaniem.
Ac1 zależy od składu chemicznego stali, dlatego również w tym przypadku nie należy przyjmować jednej uniwersalnej temperatury granicznej dla wszystkich gatunków.

Wpływ czasu odpuszczania

O wyniku procesu decyduje nie tylko temperatura, ale również czas wygrzewania. Przemiany zachodzące podczas odpuszczania mają w dużej mierze charakter zależny od dyfuzji, dlatego temperatura i czas są ze sobą powiązane.
Zbyt krótki czas może nie pozwolić na uzyskanie wymaganych zmian mikrostruktury i właściwości. Z kolei długotrwałe wygrzewanie może prowadzić do dalszego spadku twardości, koagulacji wydzieleń i zmian właściwości, które nie są pożądane dla danego zastosowania.
Nie istnieje więc uniwersalny czas odpuszczania odpowiedni dla wszystkich stali i wszystkich wymiarów elementów.

Parametr Hollomona-Jaffe’a – temperatura i czas odpuszczania

Wpływ temperatury i czasu odpuszczania można w określonych zastosowaniach analizować za pomocą parametru Hollomona-Jaffe’a. Koncepcja ta opisuje zależność pomiędzy temperaturą, czasem i stopniem odpuszczenia materiału.
Pokazuje ona ważną zasadę technologiczną: podobny efekt odpuszczania może w pewnym zakresie zostać osiągnięty przez różne kombinacje temperatury i czasu. Parametr ten nie zastępuje jednak danych technologicznych właściwych dla konkretnego gatunku stali.

Wpływ składu chemicznego na odpuszczanie

Skład chemiczny ma fundamentalne znaczenie dla przebiegu odpuszczania. Wpływa zarówno na stan martenzytu po hartowaniu, jak i na rodzaj oraz stabilność wydzieleń powstających podczas późniejszego nagrzewania.

Odporność stali na odpuszczanie

Odporność na odpuszczanie oznacza zdolność stali do zachowania wymaganej twardości i wytrzymałości podczas nagrzewania po hartowaniu. Właściwość ta ma szczególne znaczenie w stalach narzędziowych przeznaczonych do pracy w podwyższonej temperaturze. Stale zawierające odpowiednie ilości pierwiastków węglikotwórczych mogą zachowywać wysoką twardość w temperaturach, w których klasyczne stale węglowe ulegają już znacznemu zmiękczeniu.
Dlatego temperatury odpuszczania stosowane dla stali szybkotnących, do pracy na gorąco lub wysokostopowych stali narzędziowych mogą istotnie różnić się od parametrów właściwych dla zwykłych stali węglowych.

Twardość wtórna

W niektórych wysokostopowych stalach narzędziowych podczas odpuszczania może występować zjawisko twardości wtórnej. Oznacza ono wzrost lub ponowne zwiększenie twardości w określonym zakresie temperatur odpuszczania. Zjawisko jest związane między innymi z wydzielaniem bardzo drobnych węglików stopowych oraz przemianami zachodzącymi w strukturze po hartowaniu. Duże znaczenie mają w tym przypadku pierwiastki węglikotwórcze, takie jak molibden, wanad i wolfram.
Dlatego w przypadku wysokostopowych stali narzędziowych zależność pomiędzy temperaturą odpuszczania a twardością może mieć zupełnie inny przebieg niż w prostych stalach węglowych.

Wielokrotne odpuszczanie

Niektóre stale narzędziowe wymagają więcej niż jednego cyklu odpuszczania. Jest to związane między innymi z obecnością austenitu szczątkowego i jego przemianami podczas kolejnych etapów obróbki.
Po pierwszym odpuszczaniu część austenitu szczątkowego może ulec przemianom prowadzącym do powstania nowych składników struktury. Kolejny cykl umożliwia odpuszczenie powstałego materiału i zwiększenie stabilności mikrostruktury. Liczba cykli, temperatura i czas powinny wynikać z technologii właściwej dla konkretnego gatunku stali.

Odpuszczanie stali narzędziowych

W stalach narzędziowych odpuszczanie ma szczególne znaczenie, ponieważ wymagane jest zachowanie wysokiej twardości i odporności na zużycie przy jednoczesnym uzyskaniu odpowiedniej odporności na pękanie. Parametry zależą bardzo silnie od grupy materiałowej. Stale narzędziowe węglowe, stale do pracy na zimno, stale do pracy na gorąco oraz stale szybkotnące nie powinny być traktowane jako jedna grupa pod względem temperatury odpuszczania.
Wysokostopowe stale narzędziowe mogą być odpuszczane w temperaturach umożliwiających wystąpienie twardości wtórnej i często wymagają wielokrotnego odpuszczania.

Odpuszczanie stali konstrukcyjnych

W stalach konstrukcyjnych hartowanie połączone z wysokim odpuszczaniem stosowane jest w procesie ulepszania cieplnego. Celem jest uzyskanie wysokiej wytrzymałości przy zachowaniu odpowiedniej plastyczności i odporności na obciążenia dynamiczne.
Do tej grupy należą między innymi stale chromowo-molibdenowe oraz niklowo-chromowo-molibdenowe stosowane na silnie obciążone części maszyn.
Przykładem jest 42CrMo4 (1.7225), powszechnie stosowana stal do ulepszania cieplnego. Wymagana temperatura odpuszczania nie jest jednak jedną stałą wartością – dobiera się ją w zależności od przekroju elementu i wymaganych właściwości mechanicznych.

Odpuszczanie stali 30CrNiMo8

30CrNiMo8 (1.6580) jest stopową stalą konstrukcyjną przeznaczoną między innymi do ulepszania cieplnego. Po hartowaniu wykonuje się wysokie odpuszczanie dobrane do wymaganej wytrzymałości i właściwości gotowego elementu.
Nie należy jednak przypisywać gatunkowi jednej uniwersalnej „struktury bainitycznej po odpuszczaniu”. Mikrostruktura końcowa zależy od wcześniejszego hartowania, wymiarów przekroju, rzeczywistej szybkości chłodzenia oraz parametrów odpuszczania.

Odpuszczanie stali nierdzewnych martenzytycznych

Hartowalne stale nierdzewne martenzytyczne również wymagają odpowiednio dobranego odpuszczania. Proces wpływa na twardość, wytrzymałość, plastyczność oraz odporność korozyjną.
W tej grupie szczególnie istotny jest właściwy dobór temperatury, ponieważ przemiany wydzieleniowe zachodzące podczas odpuszczania mogą wpływać nie tylko na właściwości mechaniczne, lecz również na zachowanie materiału w środowisku korozyjnym.
Dlatego parametrów stosowanych dla zwykłych stali konstrukcyjnych nie należy automatycznie przenosić na martenzytyczne stale nierdzewne.

Kruchość odpuszczania

Określenie kruchość odpuszczania obejmuje zjawiska prowadzące do pogorszenia ciągliwości lub udarności stali w związku z określonym przebiegiem odpuszczania. Nie należy sprowadzać ich do jednego uniwersalnego zakresu temperatur właściwego dla wszystkich gatunków.
W literaturze rozróżnia się między innymi zjawiska występujące w niższych zakresach temperatur oraz tzw. odwracalną kruchość odpuszczania, która może pojawiać się w niektórych stalach stopowych podczas przebywania lub powolnego chłodzenia przez określony zakres wyższych temperatur.
Podatność zależy od składu chemicznego, obecności określonych pierwiastków, temperatury, czasu oraz sposobu chłodzenia po odpuszczaniu.

Atmosfera podczas odpuszczania

Podczas odpuszczania powierzchnia elementu może reagować z atmosferą pieca. Przy niekontrolowanych warunkach mogą występować:

• utlenianie powierzchni,
• powstawanie warstw tlenkowych i zgorzeliny,
• zmiany stanu powierzchni,
• w określonych warunkach zmiany zawartości węgla w warstwie przypowierzchniowej.

W przypadku elementów wymagających wysokiej jakości powierzchni stosowane mogą być piece z atmosferą ochronną lub technologie próżniowe.
W pierwotnym opisie określenie „odtlenianie powierzchni” było nieprecyzyjne. W kontekście niekorzystnych zmian podczas nagrzewania właściwsze jest rozpatrywanie przede wszystkim utleniania i ewentualnego odwęglenia powierzchni.

Najważniejsze parametry odpuszczania

Najczęstsze błędy podczas odpuszczania

• Zbyt niska temperatura – materiał może zachować nadmierną kruchość lub naprężenia po hartowaniu.
• Zbyt wysoka temperatura – może prowadzić do nadmiernego zmniejszenia twardości i wytrzymałości, jeżeli nie jest to zamierzonym efektem procesu.
• Zbyt krótki czas – wymagane przemiany mogą nie osiągnąć odpowiedniego stopnia zaawansowania.
• Nieprawidłowy sposób chłodzenia – w niektórych stalach może zwiększać ryzyko wystąpienia kruchości odpuszczania.
• Przenoszenie parametrów pomiędzy różnymi gatunkami – szczególnie niebezpieczne w przypadku stali wysokostopowych i narzędziowych.
• Pomijanie austenitu szczątkowego – może prowadzić do problemów ze stabilnością wymiarową i nieprawidłowego doboru liczby cykli odpuszczania.
• Nieodpowiednia atmosfera – może powodować pogorszenie jakości powierzchni.

Odpuszczanie a normalizowanie

Normalizowanie stali i odpuszczanie są całkowicie różnymi procesami.
Podczas normalizowania stal jest nagrzewana do zakresu austenitycznego, a następnie chłodzona w powietrzu. Odpuszczanie prowadzi się natomiast po hartowaniu i poniżej temperatury Ac1, bez ponownej pełnej austenityzacji.

Odpuszczanie a wyżarzanie odprężające

Wyżarzanie odprężające służy przede wszystkim zmniejszeniu naprężeń własnych powstałych np. podczas spawania, obróbki skrawaniem, odlewania czy wcześniejszych procesów technologicznych.
Odpuszczanie jest natomiast związane przede wszystkim ze stanem stali po hartowaniu. Redukcja naprężeń jest jednym z jego efektów, ale równocześnie zachodzą istotne przemiany mikrostruktury hartowniczej.

Odpuszczanie a azotowanie

Azotowanie jest procesem cieplno-chemicznym, podczas którego warstwa powierzchniowa zostaje wzbogacona w azot. Odpuszczanie nie zmienia w taki sposób składu chemicznego powierzchni.
W przypadku elementów przeznaczonych do azotowania stan materiału po wcześniejszym ulepszaniu cieplnym ma duże znaczenie. Temperatura wcześniejszego odpuszczania musi być odpowiednio skoordynowana z późniejszą temperaturą azotowania, aby nie doprowadzić do niezamierzonej zmiany właściwości rdzenia podczas procesu powierzchniowego.

Odpuszczanie a wyżarzanie

Odpuszczania nie należy utożsamiać z procesami wyżarzania. Wyżarzanie zmiękczające, wyżarzanie pełne, izotermiczne, sferoidyzujące czy rekrystalizujące są wykonywane w innych celach i wykorzystują inne mechanizmy zmian mikrostruktury.

Odpuszczanie jest bezpośrednio związane z wcześniejszym hartowaniem i zmianą właściwości struktury hartowniczej.

Zastosowanie odpuszczania stali

Odpuszczanie jest stosowane w praktycznie wszystkich grupach hartowanych stali, jeżeli wymagane właściwości nie powinny odpowiadać surowemu stanowi bezpośrednio po hartowaniu.

Typowe zastosowania obejmują:

• narzędzia skrawające,
• matryce i stemple,
• noże przemysłowe,
• łożyska i ich elementy,
• wały i osie,
• koła zębate,
• sprężyny,
• śruby o wysokiej wytrzymałości,
• części maszyn poddawane ulepszaniu cieplnemu,
• hartowalne stale nierdzewne martenzytyczne.

Odpuszczanie stali – najważniejsze informacje

Odpuszczanie stali jest procesem obróbki cieplnej wykonywanym przede wszystkim po hartowaniu w celu uzyskania wymaganej równowagi pomiędzy twardością, wytrzymałością, plastycznością i odpornością na pękanie. Proces prowadzi się poniżej temperatury Ac1, dzięki czemu nie dochodzi do ponownej pełnej austenityzacji materiału.
Podczas odpuszczania zachodzą złożone przemiany mikrostrukturalne obejmujące rozpad przesyconego martenzytu, wydzielanie węglików, zmniejszanie naprężeń oraz – w zależności od gatunku i warunków – przemiany austenitu szczątkowego. Charakter tych zjawisk zależy od temperatury, czasu oraz składu chemicznego stali.
Odpuszczanie niskie stosuje się przede wszystkim wtedy, gdy konieczne jest zachowanie wysokiej twardości, natomiast wysokie odpuszczanie po hartowaniu stanowi podstawę ulepszania cieplnego. W stalach wysokostopowych przebieg procesu może być bardziej złożony i obejmować twardość wtórną oraz konieczność wielokrotnego odpuszczania.
Nie istnieje jeden uniwersalny zakres temperatury i czasu odpuszczania właściwy dla wszystkich gatunków stali. Parametry powinny być dobierane do składu chemicznego, stanu po hartowaniu, wielkości elementu oraz wymaganych właściwości końcowych.

Metody obróbki cieplnej i cieplno-chemicznej stali

Odpuszczanie jest tylko jedną z grup procesów stosowanych do modyfikowania mikrostruktury i właściwości stali. W zależności od wymaganego efektu stosuje się również normalizowanie, odprężanie, hartowanie, odpuszczanie oraz procesy cieplno-chemiczne, takie jak nawęglanie i azotowanie.

Metody obróbki cieplnej stali

• Normalizowanie stali – rozdrobnienie ziarna i ujednolicenie mikrostruktury.
• Wyżarzanie odprężające – redukcja naprężeń własnych.
• Zmiękczanie stali – zmniejszenie twardości i poprawa podatności na dalszą obróbkę.
• Wyżarzanie pełne – austenityzacja i powolne chłodzenie.
• Wyżarzanie izotermiczne – przemiana prowadzona podczas wytrzymania w odpowiednio dobranej temperaturze.
• Wyżarzanie kulkowe – sferoidyzujące – zmiana morfologii cementytu lub innych węglików.
• Wyżarzanie rekrystalizujące – usunięcie skutków zgniotu i przywrócenie plastyczności.
• Wyżarzanie homogenizujące – ograniczenie segregacji i ujednorodnienie składu materiału.
• Hartowanie i ulepszanie cieplne – kształtowanie mikrostruktury i właściwości poprzez hartowanie i odpuszczanie.
• Odpuszczanie stali – kontrolowana modyfikacja właściwości stali po hartowaniu.
• Hartowanie indukcyjne – powierzchniowe nagrzewanie indukcyjne i szybkie chłodzenie.
• Hartowanie płomieniowe – powierzchniowe hartowanie po miejscowym nagrzaniu płomieniem.
• Przesycanie – uzyskanie przesyconego roztworu stałego przez odpowiedni cykl cieplny.
• Starzenie – kontrolowane wydzielanie faz prowadzące do umocnienia materiału.

Metody obróbki cieplno-chemicznej stali

• Azotowanie stali – dyfuzyjne wzbogacanie warstwy powierzchniowej w azot.
• Nawęglanie stali – dyfuzyjne wzbogacanie powierzchni w węgiel.
• Węgloazotowanie – jednoczesne wzbogacanie warstwy powierzchniowej w węgiel i azot.
• Azotonawęglanie / nitrokarburacja – wzbogacanie warstwy przede wszystkim w azot i węgiel.
• Borowanie – dyfuzyjne nasycanie powierzchni borem.
• Chromowanie dyfuzyjne – dyfuzyjne wzbogacanie warstwy w chrom.
• Aluminiowanie dyfuzyjne – dyfuzyjne wzbogacanie warstwy w aluminium.