RODZAJE PROCESÓW OBRÓBKI CIEPLNEJ  - 
KLASYFIKACJA I OMÓWIENIE
 
Definicje 

 
(1)

Podstawowym zadaniem obróbki cieplnej jest 

polepszenie własności mechanicznych i fizyko-
chemicznych metali i stopów poprzez wykorzystanie 
jednej lub kilku operacji prowadzących do zmian 
struktury w stanie stałym w wyniku zmian 
temperatury, czasu oraz działania środka.
(2)

Obróbka cieplna jest to operacja cieplna lub 

zestaw operacji obróbki cieplnej odpowiednio 
dobranych dla uzyskania w wyniku przemian 
fazowych lub innych procesów dyfuzyjnych zmian 
struktury prowadzących do zmiany własności 
użytkowych stopów metali.

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

Uwagi podstawowe

 

Każda obróbka cieplna polega na:
          nagrzaniu z określoną szybkością do odpowiedniej 

 

temperatury,

          wygrzaniu w tej temperaturze w ciągu określonego 

czasu
 

(w określonym środowisku)

          ochłodzeniu z określoną szybkością

 

Klasyfikacja 

 
Klasyfikację procesów obróbki cieplnej przedstawia Polska Norma 
PN-93/H-01200, „Obróbka cieplna metali i stopów. 
Terminologia.”

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

Procesy obróbki cieplnej (klasyczne)

 

WYŻARZANIE

wspólną cechą wszystkich operacji wyżarzania to 
doprowadzenie stopu 
w pełnym lub niepełnym stopniu do stanu równowagowego 
(równowagi termodynamicznej)

OBRÓBKA CIEPLNA 

 
    

    

ujednoradniające (homogenizujące)

 

nagrzewamy stal do temperatur 1000-1250C i wytrzymujemy długo 

 

(kilkanaście do kilkudziesięciu godzin) w tej temperaturze; celem 

jest
 

wyrównanie składu chemicznego; stosujemy tylko w przypadku stali 

 

wysokostopowych 

        

normalizujące

 

polega na nagrzaniu stali do zakresu austenitu, 30-50C ponad linię 

GSE 
 

na wykresie równowagi żelazo-cementyt (tj. powyżej temperatur 

A

c3

-A

cm

) 

 

i następnym powolnym studzeniu na powietrzu; celem jest silne 

rozdrobnienie
 

ziarna i ujednorodnienie struktury stali 

        

zupełne 

 

przeprowadza się jak normalizowanie, jednak studzimy stal bardzo 

wolno 
 

z zakresu austenitu z piecem; celem jest osiągnięcie struktury 

równowagowej,
 

zmniejszenie twardości i poprawa ciągliwości  

        

niezupełne

 

polega na nagrzaniu stali 30-50C ponad linię A

c1

 (czyli pomiędzy A

c1

 

i A

c3

 

 

dla stali podeutektoidalnych lub A

c1

 i A

cm

 dla stali 

nadeutektoidalnych); cel jest 
 

podobny jak przy wyżarzaniu zupełnym ale przekrystalizowaniu 

ulega jedynie 
 

perlit, ferryt pozostaje niezmieniony. 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

        

izotermiczne (wytrzymanie poniżej A

r1

) 

 

przeprowadza się jak normalizowanie, jednak od temperatury

 

austenityzowania szybko ochładzamy poniżej A

r1

 i wytrzymujemy w 

tej
 

temperaturze, aż do zajścia przemiany perlitycznej; celem jest 

zmniejszenie
 

twardości stali, zwykle przed obróbką skrawaniem 

        

perlityzujące 

 

polega na ostudzeniu stali poniżej A

r1

 aby zaszła przemiana 

perlityczna 
 

po czym nagrzewa się ją ponownie do temperatury 

austenityzowania celem 
 

zahartowania; w wyniku perlityzowania uzyskujemy rozdrobnienie 

ziarna 
 

austenitu – jak zawsze przy nagrzaniu powyżej A

c1

 – zwieksza to 

dyspersję
 

martenzytu i poprawia własności 

        

sferoidyzujące (zmiękczające) 

 

polega na przemianie cementytu płytkowego w kulkowy; można to 

osiągnąć 
 

wygrzewając stal albo powyżej, albo poniżej temperatury A

c1

 lub 

stosując 
 

tzw. wyżarzanie wahadłowe; celem jest zmniejszenie twardości i 

polepszenie 
 

skrawalności 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

        

rekrystalizujące

 

jest stosowane po uprzednim zgniocie tj. przeróbce plastycznej na 

zimno; 
 

wyżarzamy poniżej temperatury A

c1

, ale powyżej temperatury 

rekrystalizacji; 
 

celem jest usuniecie skutków zgniotu i przywrócenie plastyczności 

stali 
      

  odprężające

 

polega na nagrzaniu do temperatury poniżej A

c1

 (zwykle poniżej 

650C), 

 

wygrzaniu w tej temperaturze i następnie powolnym ochłodzeniu; 

celem jest 
 

zmniejszenie naprężeń własnych; stosuje się do odprężania 

odlewów
 

staliwnych i elementów spawanych 

        

stabilizowanie

 

jest odmianą wyżarzania odprężającego; przeprowadza się go w 

temperaturze
 

poniżej 150C w ciągu długiego czasu; stosuje się np. do odprężania 

walców 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

HARTOWANIE

Proces obróbki cieplnej, której celem jest doprowadzenie do 
przemiany martenzytycznej, czasami bainitycznej; prowadzi do 
powstania struktury odbiegającej od stanu równowagi 
termodynamicznej.
Wszystkie rodzaje hartowania muszą być poprzedzone 
austenityzowaniem 
(30-50C powyżej linii GSK, czyli A

c3

 dla stali podeutektoidalnych i 

A

c1

 dla stali nadeutektoidalnych); celem tej obróbki jest 

maksymalne zwiększenie twardości materiału, przy równoczesnym 
obniżeniu jego ciągliwości. 

*

stale nadeutektoidalne austenityzujemy w zakresie austenit+cementyt wtórny z kilku 

powodów: 
a/ w temperaturze poniżej A

cm

 austenit jest mniej nasycony węglem i pierwiastkami 

stopowymi, dzieki czemu temperatury M

s

 i M

f

 nie ulegają zbytniemu obniżeniu, co 

skutkuje zmniejszeniem ilości austenitu szczątkowego w zahartowanej stali; 
b/ unikamy rozrostu ziarna austenitu który występuje powyżej temperatury A

cm

 gdyż 

wówczas znikają cząstki cementytu hamujące rozrost ziarna, a wyższa temperatura 
dodatkowo go przyspiesza; 
c/ cementyt wtórny pozostający w strukturze zahartowanej stali jest twardy i nie obniża 
jej walorów użytkowych  

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

 

        

zwykłe 

 

po austenityzowaniu szybko oziębiamy w wodzie (stale węglowe) 

lub w oleju 
 

(stale stopowe); celem jest uzyskanie struktury martenzytycznej  

        

przerywane

 

po austenityzowaniu oziębiamy w dwóch ośrodkach: najpierw w 

wodzie 
 

(do temperatury ciemnoczerwonego żaru), a następnie w oleju; taka 

obróbka 
 

zmniejsza naprężenia zachowując wysoką twardość wyrobu i 

eliminuje 
 

pęknięcia 

        

stopniowe 

 

po austenityzowaniu oziębiamy w kąpieli solnej lub metalowej o 

temperaturze 
 

wyższej od M

s

 (temperatury początku przemiany martenzytycznej) 

 

i wytrzymujemy aż do wyrównania temperatury na przekroju 

hartowanego 
 

przedmiotu, nie dopuszczając jednak do rozpoczęcia przemiany 

bainitycznej; 
 

dalsze chłodzenie może następować na powietrzu; celem jest 

zmniejszenie 
 

naprężeń własnych (szczególnie ważne przy skomplikowanych 

kształtach) 
 

przy zachowaniu wysokiej twardości 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

 

      

  izotermiczne (bainityczne) 

 

podobnie jak w przypadku hartowania stopniowego, lecz czas 

wytrzymania 
 

w kapieli izotermicznej wydłużamy do zajścia przemiany 

bainitycznej, dalsze 
 

chłodzenie może następować na powietrzu; celem jest uzyskanie 

struktury 
 

bainitu dolnego 

        

powierzchniowe 

 

jest rodzajem obróbki powierzchniowej polegającej na wytworzeniu 

struktury
 

martenzytycznej tylko w cienkiej warstwie przypowierzchniowej, 

dzięki 
 

szybkiemu nagrzewaniu tylko tej strefy; w wyniku uzyskujemy 

korzystna 
 

kombinacje własności: trwałą powierzchnię, odporną na ścieranie i 

zmęczenie 
 

oraz ciągliwy rdzeń 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

ODPUSZCZANIE

proces obróbki cieplnej polegający na nagrzaniu zahartowanej stali do 
temperatur 
w zakresie od 150C do A

1

 w zależności od rodzaju i celu odpuszczania; na 

przebieg procesu odpuszczania istotny wpływ wywierają składniki stopowe 

        

niskie 

 nagrzewamy stal do temperatury ok. 150-250C; celem jest 

usunięcie 
 naprężeń pohartowniczych przy zachowaniu dużej twardości i 
odporności 
 na ścieranie 
        

średnie 

 nagrzewamy stal do temperatury ok. 300-450C; taka operacja 

powoduje
 wyraźne zmniejszenie twardości, uzyskujemy dobrą wytrzymałość 
 sprężystość 
        

wysokie 

 temperatura od 500C do A

1

; taka operacja prowadzi do uzyskania 

 maksymalnej udarności, zwiększa się wartość stosunku R

e

/R

m

 

który jest miarą 
 ulepszenia cieplnego stali 
 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 
 

Ujemne skutki odpuszczania 



to kruchość odpuszczania I rodzaju (nieodwracalna)

Spadek udarności spowodowany przemianą austenitu 
szczątkowego 
i nierównomiernym rozkładem martenzytu (najłatwiejszym na 
granicach ziarn)


to kruchość odpuszczania II rodzaju (odwracalna)

spowodowana segregacją fosforu i innych domieszek do granic 
ziarn 
w wyniku zbyt małej szybkości chłodzenia od temperatury 
odpuszczania 
(stale konstrukcyjne stopowe).
Może być usunięta przez powtórzenie obróbki z szybszym 
oziębieniem 
lub dodatek Mo w ilości 0,2÷0,3%.
 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

UTWARDZANIE WYDZIELENIOWE

proces polegający na wydzieleniu w stanie stałym dyspersyjnych 
faz powodujących umocnienie stopu, tj. zwiększających jego 
wytrzymałość 
i twardość, przy obniżeniu ciągliwości (wydłużenia A i przewężenia 
Z); 
proces może być stosowany wyłącznie w stopach w których istnieje 
zmienna rozpuszczalność składników z temperaturą (maleje z 
temperaturą) 
 
      

  przesycanie 

 nagrzewamy stop powyżej linii zmiennej rozpuszczalności i szybko 
oziębiamy
 w wodzie; celem jest otrzymanie przesyconego roztworu stałego 
        

starzenie 

 wytrzymujemy przesycony stop w temperaturze otoczenia 
(starzenie 
 naturalne) albo podwyższonej (starzenie przyspieszone lub 
sztuczne) 
 w czasie potrzebnym do wydzielenia drobnych dyspersyjnych 
cząstek (ze 
 wzrostem czasu starzenia rośnie twardość); przy starzeniu 
przyspieszonym 
 następuje znaczne skrócenie czasu starzenia, jednak pojawia się 
efekt 
 przestarzenia tj. spadku twardości po przekroczeniu granicznego 
czasu 
 starzenia w wyniku koagulacji wydzieleń 

OBRÓBKA CIEPLNA 

 

PATENTOWANIE 

Jest to specjalna odmiana obróbki cieplnej stosowana najczęściej do drutów, 

a czasem i do taśm. Polega ona na tym, ze po austenityzowaniu prowadzimy 
wytrzymanie izotermiczne (w temperaturach pośrednich pomiędzy 
tworzeniem się perlitu, a bainitu). 
W wyniku patentowania otrzymujemy zatem strukturę bardzo drobnego 
perlitu (troostytu) 
z ewentualna minimalną domieszką bainitu górnego która cechuje się 
wysoką wytrzymałością i bardzo dobrą plastycznością. Umożliwia to 
stosowanie znacznych odkształceń  podczas przeciągania (w przypadku 
taśm - walcowania) i uzyskanie bardzo dobrej  wytrzymałości.   

Parametry obróbki cieplnej: 

Temperaturę austenityzowania dobiera się w zależności od 
zawartości węgla 
w stali i średnicy drutu w granicach 860-950C. Te wyższe niż 

normalnie temperatury powodują rozrost ziarna austenitu, jest to 
jednak korzystne 
ze względu na własności po patentowaniu i ciągnieniu*.  

 
*

Wzory empiryczne do określania parametrów procesu: 

temperatura austenityzowania, C 

t

A

 = 900 – 50 C + 10 D 

czas grzania (nagrzewania i wygrzewania), s 

 = 30 + 5 D

2

  dla D  5 

mm 
 

oraz     = 30 + ((5+D)/2) D

2

  dla D  

5 mm 
temperatura kąpieli chłodzącej, C

t

k

 = 490 + 60 C – 15 D 

 

gdzie:

C – zawartość węgla w %, 

D – średnica drutu w mm 

OBRÓBKA CIEPLNA