Austempern ist eine Form der Wärmebehandlung, die bei Eisenmetallen wie Eisen und Stahl angewendet wird, um die mechanischen Eigenschaften des Metalls zu verbessern. Das Metall wird erhitzt, bis es einen austenitischen Zustand erreicht, und dann schnell abgekühlt oder abgeschreckt, jedoch auf einer Temperatur gehalten, die hoch genug ist, um die Bildung von Martensit über einen längeren Zeitraum zu verhindern. Austemperierte Metalle haben eine verbesserte Festigkeit, Zähigkeit und Beständigkeit gegenüber Verformung, Verschleiß und Wasserstoffversprödung und werden oft in Maschinenteilen verwendet.
Im ersten Teil des Austemperierungsprozesses wird das Metall auf eine Temperatur zwischen 1,350° F (ca. 732 ° C) und 2,462 ° F (ca. 1,394 ° C) erhitzt. Dies führt dazu, dass es einen Phasenübergang durchläuft, der die kristalline Struktur, in der die Eisenatome angeordnet sind, verändert und es in Austenit verwandelt. Der Austenit wird dann abgeschreckt, gewöhnlich in einem Bad aus geschmolzenem Nitratsalz, und auf eine Temperatur zwischen 459 °F und 750 °F (etwa 232 °C und 399 °C) abgekühlt. Es wird dann bei dieser Temperatur für einen Zeitraum im Bereich von mehreren Minuten bis mehreren Stunden gehalten. Die Verweildauer des Metalls im Salzbad und die genauen Temperaturen, die in beiden Phasen verwendet werden, variieren je nach Zusammensetzung des Eisenmetalls und den gewünschten mechanischen Eigenschaften des Endprodukts.
Der Austemperierungsprozess unterscheidet sich von der konventionellen Wärmebehandlung, bei der der Austenit in Wasser oder Öl schnell abgeschreckt wird, normalerweise auf Raumtemperatur. Dabei entsteht eine Form von Stahl namens Martensit. Martensit ist ziemlich hart, aber sehr spröde und erfordert eine weitere Wärmebehandlung, ein Verfahren namens Anlassen, um duktil genug zu werden.
Im Allgemeinen hängt das Ergebnis des Austemperns vom verwendeten Material ab. Austemperierter Stahl wird zu einer Stahlform namens Bainit, die duktiler als Martensit ist und keine zusätzliche Temperung erfordert. Es ist auch fester, zäher und verschleißfester bei einer gegebenen Härte als martensitische Stähle. Austemperiertes Sphäroguss führt zu einem Gefüge namens Ausferrit, das im Verhältnis zu seiner Duktilität eine höhere Festigkeit aufweist als die Produkte der Standardwärmebehandlung.
Das Austemperierungsverfahren wurde 1933 von EC Bain und ES Davenport patentiert. Es produzierte hochwertigen Stahl, aber das Verfahren war ursprünglich recht teuer und für die meisten Anwendungen nicht wirtschaftlich. Dies beschränkte seine Verwendung auf die Herstellung von Hochleistungsteilen, die extreme Zähigkeit und Beständigkeit gegen Verformung erforderten, wie zum Beispiel Pistolenkomponenten. Erst in den 1960er Jahren, als technologische Fortschritte in der Stahlbearbeitung die Produktionskosten stark senkten, wurde das Austempern zu einem wirtschaftlich tragfähigen Verfahren zur Herstellung von Stahl für den großtechnischen Einsatz.