Это вид термической обработки, при которой закаленные стали нагреваются ниже А₁, выдерживаются при этой температуре и охлаждаются (рисунок 42, г).

Отпуск является окончательной операцией термической обработки, в результате которой сталь получает требуемые механические свойства. Он полностью или частично устраняет внутренние напряжения, возникающие при закалке. Все процессы при отпуске являются диффузионными. В зависимости от температуры нагрева закаленной стали различают три вида отпуска.

Низкотемпературный (низкий) отпуск проводят при нагреве от 150 до 250 ⁰С. При этом снижаются закалочные макронапряжения из-за уменьшения содержания углерода в пересыщенном твердом растворе (снижается степень тетрагональности кристаллической решетки).

Мартенсит закалки переводится в отпущенный мартенсит, улучшается вязкость и несколько снижается твердость. Начальный период распада мартенсита сопровождается образованием мелких частиц карбидов в форме тонких пластинок. Закаленная сталь (0,6…1,3% С) после низкого отпуска сохраняет твердость 58…63 HRС, а следовательно, высокую износостойкость. Однако такое изделие (если оно не имеет вязкой сердцевины) не выдерживает значительных динамических нагрузок.

Низкотемпературному отпуску подвергают режущий и измерительный инструмент из углеродистых и низколегированных сталей, а также детали, претерпевшие поверхностную закалку, цементацию, цианирование или нитроцементацию. Продолжительность отпуска составляет обычно 1…2,5 часа.

Среднетемпературный (средний) отпуск проводят при 350…500 ⁰С и применяют главным образом для пружин и рессор, а также для штампов. Такой отпуск обеспечивает высокие пределы упругости и выносливости. Структура стали после среднего отпуска — троостит отпуска. Твердость стали составляет 40…50 HRС.

Высокотемпературный (высокий) отпуск проводят при 500…680 ⁰С. Структура стали после высокого отпуска — сорбит отпуска. Он создает наилучшее сочетание прочности и вязкости стали.

Закалка с высоким отпуском (по сравнению с нормализацией или отжигом) повышает предел прочности, предел текучести, ударную вязкость. Термическую обработку, состоящую из закалки и высокого отпуска, называют улучшением.

Улучшению подвергают среднеуглеродистые (0,3…0,5 %С), конструкционные стали, к которым предъявляются высокие требования по пределу выносливости и ударной вязкости. Улучшение повышает конструктивную прочность стали, уменьшая чувствительность к концентраторам напряжений.