При низкотемпературном отпуске большая часть внутренних напряжений в закаленной стали остается. С течением времени они постепенно снимаются, в результате чего в металле наступает полное структурное равновесие. Такое самопроизвольное снятие внутренних напряжений при комнатной температуре весьма длительно и сопровождается изменением формы и размеров закаленных деталей. Этот процесс называют естественным старением. Изменение размеров в процессе естественного старения невелико и измеряется в микронах. Для деталей машин и режущего инструмента изменения размеров не имеют практического значения, поэтому их обычно не учитывают. Однако при изготовлении сверхточных машин, например координатно-расточных станков, измерительных калибров, даже такие небольшие изменения недопустимы. Чтобы размеры деталей и инструмента не изменялись с течением времени и оставались стабильными, их подвергают искусственному старению.
Сущность искусственного старения состоит в том, что закаленные и отпущенные при низкой температуре детали и инструмент после предварительного шлифования сначала подвергают нагреву до 100-150°С, затем выдерживают при этой температуре в течение 18-35 час. При таком нагреве и выдержке все процессы, вызывающие изменение размеров стали, протекают значительно быстрее, чем при комнатной температуре. Поэтому после старения размеры деталей и инструмента стабилизируются.
Искусственное старение чаще всего производится в масляных ваннах. При отсутствии в цехе масляных ванн искусственное старение производят в кипящей воде, с выдержкой в течение 36 час.
При старении закаленных деталей и инструмента твердость и структура стали практически не изменяются.
Сущность закалки на стабильные размеры заключается в том, что закаленные (в воде или масле) детали сначала подвергают охлаждению в холодильной камере до температуры — 12°С, а затем — обыкновенному низкому отпуску. Закалка на стабильные размеры подшипниковых колец из стали ШХ15 производится на закалочных агрегатах.
Закалка на стабильные размеры практически полностью устраняет из структуры закаленной стали остаточный аустенит, влияющий на изменение размеров.