Отпуск, проводимый при 500—680 "С, называется высокотемператур­ным, или высоким. При этих температурах происходит рост кристаллитов карбида железа — тонкие пластинки его укрупняются и приобретают округлую форму. Высокий отпуск повышает вязкость стали; прочность и твердость ее не­много снижаются, но остаются все же значительными. При высоком отпуске создается наилучшее соотношение механических свойств стали. Поэтому за­калка с высоким отпуском называется улучшением стали. Улучшение — основной вид термической обработки конструкционных сталей .

В некоторых случаях поверхность изделия или детали должна обладать ме­ханическими свойствами, отличными от свойств в ее массе. Например, автомо­бильная ось должна иметь твердую поверхность, хорошо сопротивляющуюся исти­ранию, и в то же время не быть хрупкой, т е. обладать известной упругостью во избежание поломвк при толчках. В таких случаях применяется . химико-термическая обработка стали. При химико-термической обработке по­верхность изделия насыщается .углеродом, азотом или некоторыми другими эле­ментами, что достигается диффузией элемента из внешней среды при повышен ных температурах. Насыщение углеродом, или цементация, осуществляется нагреванием изделия в атмосфере СО, СН4 или в массе активного угля. При этом поверхностный слой стали глубиной 0,5—2 мм приобретает большую твер­дость и прочность, тогда как остальная масса стали остается вязкой и упругой. При азотировании стали, т. е. насыщении ее поверхности азотом, изде­лие подвергают длительному нагреванию в атмосфере аммиака при 500—600 "С. Азотированная сталь обладает еще большей твердостью, чем цементированная, вследствие образования в поверхностном слое нитридов железа. Она выдержи­вает нагревание до 500 "С, не теряя своей твердости.

Сплавы железа. Как уже говорилось, сплавы железа с углеродом делятся на стали и чугуны. Стали, в свою очередь, под­разделяются на группы по своему химическому составу и по назна­чению, а чугуны—по тому, в каком состоянии находится в них углерод.

По химическому составу стали делятся на углеродистые и ле­гированные. '

Углеродистые стали — это сплавы железа с углеродом,, причем содержание последнего не превышает 2,14%. Однако в уг­леродистой стали промышленного производства всегда имеются примеси многих элементов. Присутствие одних примесей обуслов­лено особенностями производства стали: например, при раскислении в сталь вводят небольшие количества марганца или кремния, которые частично переходят в шлак в виде оксидов, а частично остаются в стали. Присутствие других примесей обус­ловлено тем, что они содержатся в исходной руде и в малых коли­чествах переходят в чугун, а затем и в сталь. Полностью изба­виться от них трудно. Вследствие этого, например, углеродистые стали обычно содержат 0,05—0,1% фосфора и серы.

Механические свойства медленно охлажденной углеродистой стали сильно зависят от содержания в ней углерода. Медленно охлажденная сталь состоит из феррита и цементита, причем коли­чество цементита пропорционально содержанию углерода. Твер­дость цементита намного выше твердости феррита. Поэтому при увеличении содержания углерода в стали ее твердость повы­шается. Кроме того, частицы цементита затрудняют движение дислокации в основной фазе — в феррите. По этой причине увели­чение количества углерода снижает пластичность стали.