Hartowanie to zabieg cieplny polegający na austenityzowaniu i następnym oziębianiu przedmiotu z szybkością umożliwiającą pozyskanie struktury martenzycznej lub bainityczne. Prowadzi do powstania struktury metastabilnej
Proces Hartowania zaczyna się od wyznaczenia temperatury, w której struktury wyjściowe przejdą w austenit. Górną granicę temperatury hartowania wyznacza rozrost ziaren austenitu. Czas nagrzania, konieczny do zajścia przemian fazowych wyznacza się z zależności między czasem a współczynnikiem dyfuzji. Kolejny krok to dobór ośrodka chłodzącego, istotnego dla procesu hartowania. Pomocy przy wyznaczeniu temperatury krytycznego chłodzenia Vk jest Wykres CTPc i CTPi. Czynniki ograniczające intensywność chłodzenia to konieczność uniknięcia dyfuzyjnej przemiany austenitu oraz wyeliminowania naprężeń powstałych w wyniku szybkiego ochładzania. Opisane warunki można spełnić stosując termostatowanie ośrodka chłodzącego.
Metody hartowania: zwykłe, stopniowe, przerywane, z podchłodzeniem, bainityczne zwykłe, bainitycze izotermiczne. Metody hartowania indukcyjnego powierzchni obrotowych: jednoczesne, jednoczesno-obrotowe, posuwowe, posuwowo-obrotowe, posuwowo-obwodowa, posuwowo-obrotowa po spirali, posuwowa z wstępnym podgrzewaniem, posuwowo-obrotowa z wstępnym podgrzewaniem, jednoczesno-skokowa, jednoczesno- obrotowo-skokowa. Metody hartowania powierzchni płaskich: posuwowa
Odpuszczanie stali węglowych Proces polegający na nagrzaniu uprzednio hartowanej stali to temperatury niższej od A1 i wytrzymaniu przy określonej temperaturze przez czas konieczny do zajścia przemiany. Najistotniejszą z nich jest przejście w zahartowanej stali martenzytu w mieszaninę faz złożoną z ferrytu i węglików. Przy nagrzewaniu do temperatury niższej od granicznej A1 rozkładowi ulega austenit szczątkowy, węglika e w cementyt przy jego jednoczesnej koagulacji.Wyróżnia się odpuszczanie niskie (150-250), średnie (250-500) oraz wysokie (500-A1). Czas odpuszczania to ok. 1-2h.
Przykładowe stale stopowe wykorzystywane do hartowania powierzchniowego: 35,45,55,N5,N6,35H,40H,40HM
Zmiany struktury i własności w trakcie hartowania indukcyjnego - przy nagrzewaniu 100 Co/s zwanym niekiedy udarowym występuje niejednorodna struktura austenitu. Poprzez podniesienie temperatury nagrzewania można obniżyć stopień niejednorodności. Nagrzanie do 1000oC ma wpływ na ujednorodnienie struktury austenitu oraz stężenia węgla w stopie. Ziarna powstałe w procesie szybkiego nagrzewania są drobne. Nagrzewanie indukcyjne ma również pływ na rozdrobnienie bloków mozaiki w substrukturze. Niejednorodny austenit powstały w procesie nagrzewania indukcyjnego wpływa na inny proces przemian podczas chłodzenia. W czasie ochładzania powstaje martenzyt w różnych strefach przekroju w określonym szerokim paśmie temperatur. Punkty charakterystyczne Ms i Mt mają różne rozmieszczenie nawet w sąsiednich strefach. W wyniku niejednorodności austenitu powstaje ciągły proces powstawaniu martenzytu, który w procesie chłodzenia ulega odpuszczaniu.
Ulepszanie cieplne – jest obróbką cieplną polegającą na połączeniu hartowania z wysokim odpuszczaniem. Stosowany na odpowiedzialne wyroby stalowe, które poddawane są obróbce skrawaniem. Ulepszanie cieplne prowadzi do: wzrostu właściwości plastycznych (udarności, wydłużenia do zerwania, przewężenia), wzrostu wytrzymałości na rozciąganie, wzrostu odporności na pękanie tzn. krytycznego współczynnika intensywności naprężeń w płaskim stanie odkształcenia lub krytycznej całki energii, spadku twardości. Ulepszaniu cieplnemu poddaję się stale średnio węglowe, o odpowiedniej wysokiej hartowności, zwykle zawierając dodatek stopowy Cr, Mo, Ni. Właściwości stali po ulepszaniu cieplnym wynikają z mikrostruktury. Stal po ulepszaniu cieplnym charakteryzuję się strukturą sorbityczną.
Podział stali i stopów: Stale odporne na korozję (trudno korodujące, odporne na korozję, kwasoodporne), Stale żaroodporne i żarowytrzymałe, Stale o szczególnych właściwościach magnetycznych, Stale o szczególnych właściwościach rozszerzalności
Stale odporne na korozję i kwasoodporne: cechą charakterystyczną stali odpornych na korozję jest obecność szczelnych i silnie przylegających warstw ochronnych. Warstwy ochronne mogą być zbudowane z tlenków metali lub z tzw. warstw adsorpcyjnych. Zabieg polegający na naniesiemy warstwy ochronnej to pasywacja. Główną przyczyną występowania korozji elektrochemicznej (najczęstsza) to przechodzenie jonów metali do roztworów. Intensywność procesu zależy głównie od potencjału metalu w stosunku do wodoru. Metale o potencjale ujemnym wykazują podatność na korozję. Metale potencjale dodatnim wykazują odporność na korozję. W celu poprawy potencjału stali dodaje się chrom (Cr), która przy udziale co najmniej 13% zapewnia odporność na korozję wywołaną powietrzem , wodą czy pewnymi kwasami. Stale trudno korodujące np.: Armco, 10H, 10HAVP, zawierają dodatki stopowe w postaci Cr, Al, P, Ni. Wykazują wyższą odporność niż zwykłe stale węglowe. Stale odporne na korozję charakteryzuje wysoki udział chromu w stopie wynoszący od 13% do 18% np.: stal ferrytyczna OH13, stal ferrytyczno-martenzytyczna 2H13, stal martenzytyczna 4H13. Stale kwasoodporne - rodzaj stali odpornej na korozję z dodatkiem stopowym w postaci 18% Cr oraz 8% Ni. Grupę stali kwasoodpornych określa się jako stal 18-8.
Stale żaroodporne i żarowytrzymałe: grupa stali posiadających odporność na czynniki powodujące korozje w wysokich temperaturach a w szczególności na gazy utleniające nazywamy stalami żaroodpornymi np.: stale ferrytyczne wysokochromowe. Stale żarowytrzymałe to grupa stali zachowujących dobre właściwości wytrzymałościowe w wysokich temperaturach. Stosowane dodatki stopowe to Mo, W, V, Co, Ti, Cr, Si. Wymienione pierwiastki podnoszą