鋼鐵材料熱處理

鋼的退火和正火

      退火和正火都是將鋼件加熱到適當(dāng)溫度，保持一定時(shí)間，然后以較慢速度冷卻的熱處理工藝方法。兩者的不同之處主要在于退火一般為隨爐冷卻，正火是在空氣中冷卻。

      退火是將鋼件加熱到一定溫度，并保溫一定時(shí)間，然后進(jìn)行緩慢冷卻的熱處理工藝。

（1）退火的目的

     退火的主要目的是：

① 降低硬度，改善工件的切削加工性能；  

② 消除殘余應(yīng)力，防止工件的變形與開(kāi)裂；  

③ 細(xì)化晶粒，改善組織，以提高鋼的力學(xué)性能，并為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備。

（2）退火的分類(lèi)與應(yīng)用

     根據(jù)鋼的化學(xué)成分和退火目的不同，退火常分為完全退火、等溫退火、球化退火、均勻化退火、再結(jié)晶退火和去應(yīng)力退火等。

① 完全退火

     完全退火是將鋼件加熱到完全奧氏體化溫度（A_c3以上30~50℃）后，保溫一段時(shí)間，然后隨爐緩冷至550℃以下出爐空冷，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。   

      完全退火主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛件、熱軋型材和焊接結(jié)構(gòu)件的熱處理，過(guò)共析鋼不宜采用，因?yàn)閷⑦^(guò)共析鋼件加熱到A_ccm以上溫度進(jìn)行完全奧氏體化后，在隨后的緩冷過(guò)程中，會(huì)沿奧氏體晶界析出網(wǎng)狀的二次滲碳體，使鋼的強(qiáng)度和韌性降低。

② 等溫退火

    等溫退火是將鋼件加熱到A_c3（或A_c1）以上溫度，保溫一定時(shí)間后，以較快的速度冷卻到Ar1以下某一溫度并進(jìn)行等溫，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)橹楣怏w型組織，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。   

     等溫退火與完全退火的目的相同，但等溫退火可以通過(guò)控制等溫溫度，獲得所需組織和性能。等溫退火一般應(yīng)用于奧氏體比較穩(wěn)定的合金鋼退火，與完全退火相比，等溫退火可以大大縮短退火時(shí)間，而且退火效果也比完全退火好得多。下圖為高速鋼完全退火與等溫退火工藝的比較，可以看出等溫退火時(shí)間明顯縮短。

③ 球化退火

     球化退火是將共析鋼或過(guò)共析鋼加熱到A_c1以上20～30℃，保溫一定時(shí)間后，隨爐緩冷至550℃以下出爐空冷，以獲得顆粒狀碳化物的熱處理工藝。   

      球化退火主要用于共析或過(guò)共析成分的碳鋼及合金鋼。因?yàn)檫@些鋼經(jīng)熱軋、鍛造后，組織中常出現(xiàn)粗片狀的珠光體和二次滲碳體，使鋼的切削加工性能變差，且淬火時(shí)易發(fā)生變形和開(kāi)裂。采用球化退火可使珠光體中的片狀滲碳體和網(wǎng)狀的二次滲碳體球化，變成顆粒狀的滲碳體。這種在鐵素體基體上均勻分布著顆粒狀滲碳體的組織，稱(chēng)為球狀珠光體，如下圖所示。

     對(duì)于存在嚴(yán)重網(wǎng)狀二次滲碳體的鋼，可先進(jìn)行一次正火處理，將滲碳體網(wǎng)顆?；?，再進(jìn)行球化退火處理。

④ 均勻化退火

     均勻化退火又稱(chēng)擴(kuò)散退火，它是將鑄錠、鑄件或鍛坯加熱到固相線溫度以下100~200℃，保溫10~15h，然后緩慢冷卻，以獲得成分均勻組織的熱處理工藝。均勻化退火耗能多，成本高，主要用于優(yōu)質(zhì)合金鋼的鑄錠、鑄件或鍛坯的熱處理，目的是使鋼中元素能進(jìn)行充分?jǐn)U散而達(dá)到均勻化。但均勻化退火后，鋼件的晶粒粗大，所以還要通過(guò)一次完全退火或正火來(lái)細(xì)化晶粒。

⑤ 去應(yīng)力退火

     又稱(chēng)低溫退火，它是將工件加熱到Ac1以下100～200℃ （一般為500～600℃），保溫一定時(shí)間，然后隨爐緩冷的熱處理工藝。由于加熱溫度低于A₁點(diǎn)，因此鋼在去應(yīng)力退火過(guò)程中不發(fā)生相變。   

      去應(yīng)力退火主要用于消除鑄件、鍛件、焊接件、冷沖壓件以及機(jī)加工工件中的殘余應(yīng)力，穩(wěn)定工件尺寸，減小變形，避免在隨后的機(jī)械加工或使用過(guò)程中因應(yīng)力而引起工件的變形及開(kāi)裂。

     正火是將鋼件加熱到A_c3（或A_ccm）點(diǎn)以上30～50℃，完全奧氏體化后，再在空氣中冷卻以獲得較細(xì)珠光體組織的熱處理工藝。當(dāng)鋼的含碳量小于0.6%時(shí)，正火后的組織為鐵素體+索氏體；當(dāng)鋼的含碳量大于0.6%時(shí)，正火后的組織為索氏體。

     正火與退火的主要區(qū)別是正火的冷卻速度稍快，得到的組織較細(xì)小，強(qiáng)度和硬度有所提高，操作簡(jiǎn)便，生產(chǎn)周期較短。正火主要應(yīng)用于以下幾個(gè)方面。

（1）改善低碳鋼和低碳合金鋼的切削加工性能

      正火后的組織為細(xì)珠光體，其硬度有所提高，從而減少切削加工中的“粘刀”現(xiàn)象，降低工件的表面粗糙度。

（2）消除網(wǎng)狀滲碳體

      對(duì)于過(guò)共析鋼或滲碳件表層中嚴(yán)重的網(wǎng)狀滲碳體，可以通過(guò)正火方法消除。

（3）作為中碳鋼零件的預(yù)先熱處理

      通過(guò)正火可以消除鋼中粗大的晶粒組織，消除內(nèi)應(yīng)力，為最終熱處理做好組織上的準(zhǔn)備。

（4）作為普通結(jié)構(gòu)件的最終熱處理

      對(duì)某些大型或較復(fù)雜的普通零件，當(dāng)淬火有可能產(chǎn)生裂紋時(shí)，往往用正火代替淬火、回火作為這類(lèi)零件的最終熱處理。  

     鋼的退火、正火加熱溫度范圍如下圖所示：

     熱處理工藝曲線如下圖所示：

鋼的淬火

      將鋼件加熱到A_c3或A_c1以上30～50℃，保溫一定的時(shí)間，然后以大于馬氏體臨界冷卻速度的冷速快速冷卻，使奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體或下貝氏體組織的熱處理工藝，稱(chēng)為淬火。

      淬火的主要目的是為了獲得馬氏體，并配合適當(dāng)?shù)幕鼗鸸に?，以獲得零件所需力學(xué)性能，充分發(fā)揮鋼的潛力。淬火是目前強(qiáng)化鋼鐵材料最重要的熱處理工藝方法。

（1）淬火加熱溫度  

     鋼的化學(xué)成分是決定淬火加熱溫度的最主要因素，選擇淬火加熱溫度的原則是要獲得均勻細(xì)小的奧氏體組織。碳鋼的淬火加熱溫度可根據(jù)Fe-Fe3C相圖來(lái)選擇，如下圖所示。

      一般淬火加熱溫度選擇的范圍是：

亞共析鋼：T=A_c3+（30～50）℃

共析鋼、過(guò)共析鋼：T=A_c1+（30～50）℃   

     亞共析鋼一般加熱到Ac3以上進(jìn)行完全奧氏體化，淬火后可得到均勻細(xì)小的馬氏體組織。如果亞共析鋼在A_c1～A_c3之間加熱，此時(shí)組織為鐵素體+奧氏體，淬火后的組織為鐵素體+馬氏體，由于鐵素體的存在，不僅降低了淬火后工件的硬度，而且回火后鋼的強(qiáng)度也較低，故一般不宜采用。如果淬火加熱溫度過(guò)高，將會(huì)出現(xiàn)粗大的奧氏體晶粒，淬火后會(huì)出現(xiàn)粗大的馬氏體組織，降低鋼的韌性，同時(shí)鋼的氧化脫碳現(xiàn)象嚴(yán)重，影響零件的表面質(zhì)量。

      過(guò)共析鋼必須在A_c1～A_ccm之間進(jìn)行加熱，進(jìn)行不完全奧氏體化，使淬火后的組織中保留一定數(shù)量的細(xì)小彌散的碳化物顆粒，從而提高零件的硬度與耐磨性。如果加熱溫度高于Accm，淬火后會(huì)得到粗大的馬氏體組織和較多的殘余奧氏體，反而降低了零件的硬度和耐磨性，同時(shí)氧化脫碳嚴(yán)重，淬火應(yīng)力增大，容易使零件產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。

（2）淬火加熱保溫時(shí)間

     淬火加熱保溫時(shí)間是指從爐溫指示儀表達(dá)到規(guī)定溫度至工件出爐之間的時(shí)間。保溫時(shí)間與工件形狀、尺寸、裝爐方式、裝爐量、加熱爐類(lèi)型、爐溫和加熱介質(zhì)等因素有關(guān)，一般用經(jīng)驗(yàn)公式確定。

t=αD

式中：t——加熱時(shí)間，min；

α——加熱系數(shù)，min/mm；

D——工件的有效厚度，mm。

      加熱系數(shù)的數(shù)據(jù)與工件有效厚度的計(jì)算可查閱有關(guān)資料。

（3）淬火介質(zhì)

      工件進(jìn)行快速冷卻時(shí)所用的介質(zhì)稱(chēng)為淬火介質(zhì)。為保證工件淬火后得到馬氏體組織，避免淬火過(guò)程中零件的變形和開(kāi)裂，必須正確選擇淬火冷卻介質(zhì)。由C曲線可知，過(guò)冷奧氏體在不同溫度下的孕育期是不同的，淬火后要得到馬氏體組織，并不需要在整個(gè)冷卻過(guò)程都進(jìn)行快速冷卻，只是需要在“鼻尖”附近快冷，在馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)域盡量緩慢冷卻。理想的淬火冷卻曲線應(yīng)如下圖所示，由于過(guò)冷奧氏體在650℃以上比較穩(wěn)定，冷卻速度可慢些，以減小工件內(nèi)外溫差引起的熱應(yīng)力，防止零件變形；在650～500℃內(nèi)（C曲線鼻尖附近），過(guò)冷奧氏體最不穩(wěn)定，應(yīng)快速冷卻，淬火冷卻速度應(yīng)大于V_K，使過(guò)冷奧氏體不發(fā)生分解；在300～200℃內(nèi)，過(guò)冷奧氏體已進(jìn)入馬氏體轉(zhuǎn)變區(qū)，應(yīng)緩慢冷卻，以防止相變應(yīng)力過(guò)大而使零件產(chǎn)生變形和開(kāi)裂。

      但是到目前為止，符合這一特性要求的理想淬火冷卻介質(zhì)還沒(méi)有找到。目前生產(chǎn)中常用的淬火冷卻介質(zhì)有水及水溶液、油、堿浴、鹽浴等。

① 水及水溶液  

     水在650～500℃內(nèi)需要快冷時(shí)，冷卻速度相對(duì)較?。欢?00～200℃內(nèi)需要慢冷時(shí)，其冷卻速度又相對(duì)較大，容易引起零件的變形和開(kāi)裂。但因水價(jià)廉安全，故常用于形狀簡(jiǎn)單、截面較小的碳鋼工件的淬火。水溫對(duì)冷卻能力影響較大，隨著水溫的升高，水的冷卻能力降低，故使用時(shí)應(yīng)避免水溫過(guò)高。為提高水在650～500℃內(nèi)的冷卻能力，常在水中加入5%～10%的鹽（或堿）制成鹽（或堿）的水溶液。鹽水淬火件容易出現(xiàn)銹蝕現(xiàn)象，淬火后必須清洗干凈，鹽水主要用于形狀簡(jiǎn)單、截面尺寸較大的碳鋼工件的淬火；堿水溶液對(duì)工件、設(shè)備及操作者腐蝕性大，主要用于易產(chǎn)生淬火裂紋工件的淬火。

② 油   

     常用的淬火油有機(jī)械油、變壓器油、柴油、植物油等。油在300～200℃內(nèi)的冷卻速度比水小，有利于減小工件的變形和開(kāi)裂，但油在650～500℃內(nèi)冷卻速度也比水小，因此一般用于合金鋼工件的淬火，使用時(shí)的油溫應(yīng)低于閃點(diǎn)60℃以上，以避免淬火過(guò)程中油槽著火。   

      為了減小零件淬火時(shí)的變形，也可采用硝鹽浴或堿浴作為淬火冷卻介質(zhì)，它們的冷卻能力介于水和油之間。

      由于沒(méi)有理想的淬火介質(zhì)，在生產(chǎn)中為了保證淬火質(zhì)量，須根據(jù)淬火件的具體情況采用不同的淬火方法，以獲得理想的淬火效果。生產(chǎn)中常用的淬火方法如下。

（1）單介質(zhì)淬火

     將奧氏體化的工件投入一種淬火冷卻介質(zhì)中，一直冷卻到室溫的淬火方法，稱(chēng)為單介質(zhì)淬火，如上圖中曲線1所示。例如，一般碳鋼在水或水溶液中淬火、合金鋼在油中淬火等均屬單介質(zhì)淬火。

（2）雙介質(zhì)淬火

     先把奧氏體化的工件投入冷卻能力較強(qiáng)的介質(zhì)中，待零件冷卻到稍高于Ms 的溫度時(shí)，再立即投入到另一冷卻能力較弱的介質(zhì)中，使之發(fā)生馬氏體轉(zhuǎn)變的淬火工藝，稱(chēng)為雙介質(zhì)淬火，如曲線2所示。如生產(chǎn)中高碳鋼淬火時(shí)用的水-油淬火、合金鋼淬火時(shí)用的油-空氣淬火等。雙介質(zhì)淬火能有效防止淬火變形和裂紋，但要求操作工人具有較高的技術(shù)水平。

（3）分級(jí)淬火

      把奧氏體化后的工件投入溫度稍高于或稍低于Ms 的鹽浴或堿浴中，保持適當(dāng)時(shí)間，待工件內(nèi)外層都達(dá)到介質(zhì)溫度后取出空冷，以獲得馬氏體組織的淬火方法稱(chēng)為分級(jí)淬火，如曲線3所示。分級(jí)淬火比雙介質(zhì)淬火容易控制，能有效減小工件的熱應(yīng)力和相變應(yīng)力，減少淬火件的變形和開(kāi)裂。分級(jí)淬火主要適用于截面尺寸較小、形狀較復(fù)雜工件的淬火處理。

（4）等溫淬火

     把奧氏體化后的工件投入溫度稍高于Ms的鹽浴或堿浴中，保溫一定時(shí)間，使其發(fā)生下貝氏體轉(zhuǎn)變的熱處理工藝，稱(chēng)為等溫淬火，如曲線4所示。等溫淬火時(shí)淬火應(yīng)力及變形較小，工件具有較高的綜合力學(xué)性能，但生產(chǎn)周期長(zhǎng)，效率低。因此等溫淬火主要用于要求變形小、韌性高的小型復(fù)雜零件的熱處理。

（1）淬透性的概念

      鋼的淬透性是指鋼在淬火時(shí)獲得淬硬層深度的能力。它是鋼本身固有的屬性。其大小通常用規(guī)定條件下淬硬層的深度來(lái)表示。淬硬層越深，表明其淬透性越好，一般規(guī)定由工件表面到半馬氏體區(qū)（即馬氏體和珠光體型組織各占50%的區(qū)域）的深度作為淬硬層深度。淬透性與淬硬性是兩個(gè)不同的概念。所謂淬硬性是指鋼在淬火后所能達(dá)到最高硬度的能力。淬硬性主要取決于馬氏體的含碳量，合金元素對(duì)淬硬性沒(méi)有顯著影響，但對(duì)鋼的淬透性卻有很大影響，因此，淬透性好的鋼，其淬硬性不一定高。

（2）淬透性的應(yīng)用

     鋼的淬透性是產(chǎn)品設(shè)計(jì)人員和熱處理工藝人員合理選材及制訂熱處理工藝時(shí)的主要依據(jù)。如果鋼的淬透性較高，工件能被淬透，回火后在工件的整個(gè)截面上的力學(xué)性能均勻一致；如果鋼的淬透性較低，則工件不容易被淬透，回火后工件表層和心部的組織及性能存在較大差異，特別是心部的屈服點(diǎn)和韌性顯著降低。在機(jī)械制造中許多大截面工件和在變動(dòng)載荷下工作的重要零件，常要求零件表面和心部的力學(xué)性能一致，故應(yīng)選用淬透性好的鋼制作；對(duì)于承受彎曲、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力的零件（如軸類(lèi)）以及表面要求耐磨并承受一定沖擊載荷的模具（如冷鍛模），因應(yīng)力主要集中在工件表層，心部應(yīng)力較小，可選用淬透性較低的鋼；焊接件一般選用淬透性較低的鋼，否則容易在焊縫及熱影響區(qū)出現(xiàn)淬火組織，導(dǎo)致焊接件的變形和開(kāi)裂。

（3）影響淬透性的因素

     鋼的淬透性與馬氏體臨界冷卻速度有關(guān)，過(guò)冷奧氏體的穩(wěn)定性越高，臨界冷卻速度越小，鋼的淬透性越好，因此，凡是影響過(guò)冷奧氏體穩(wěn)定性的因素都會(huì)影響到鋼的淬透性。

      在熱處理生產(chǎn)中，常用臨界淬透直徑（Dc）來(lái)衡量鋼的淬透性。臨界淬透直徑是指工件在某種介質(zhì)中淬火后，心部得到全部馬氏體或半馬氏體組織時(shí)的最大直徑（Dc）。直徑越大，鋼的淬透性越好。下表為幾種常用鋼的臨界淬透直徑。

      鋼的淬透性與具體淬火條件下實(shí)際工件的淬硬層深度是有區(qū)別的。淬透性是鋼本身固有的屬性，在相同的奧氏體化條件下，同一種鋼的淬透性是相同的，但它的淬硬層深度會(huì)由于工件的形狀、尺寸和冷卻介質(zhì)的變化而不同。例如同一種鋼在相同的奧氏體化條件下，水淬要比油淬的淬硬層深度大；小件要比大件的淬硬層深度大。但不能認(rèn)為，同一種鋼水淬要比油淬的淬透性好，小件要比大件的淬透性好。所以，只有在其他條件都相同的情況下，才可按淬硬深度來(lái)判定鋼的淬透性高低。

鋼的回火

      將淬火后的工件重新加熱到A₁以下某一溫度，保溫一定時(shí)間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝，稱(chēng)為回火。淬火后的鋼件不宜直接使用，必須進(jìn)行回火處理，回火決定了鋼的組織和性能，是重要的熱處理工序。

（1）獲得工件所需力學(xué)性能

     工件經(jīng)淬火后，硬度高，塑性和韌性較低。為了滿(mǎn)足各種零件不同的性能要求，可通過(guò)適當(dāng)回火來(lái)改變淬火組織，調(diào)整零件硬度，降低脆性，以獲得工件所需要的力學(xué)性能。

（2）穩(wěn)定工件尺寸

     工件淬火后獲得的馬氏體和殘余奧氏體都是不穩(wěn)定的組織，在使用過(guò)程中會(huì)自發(fā)分解，從而引起工件尺寸和形狀的改變。通過(guò)回火可以使淬火組織轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定組織，從而保證工件在以后的使用過(guò)程中不再發(fā)生尺寸和形狀的改變。

（3）減小或消除淬火內(nèi)應(yīng)力

     工件淬火后存在著很大的內(nèi)應(yīng)力，如不及時(shí)進(jìn)行回火消除，往往會(huì)使工件發(fā)生變形甚至開(kāi)裂。

       淬火馬氏體與殘余奧氏體都是亞穩(wěn)相，從室溫到A₁進(jìn)行回火時(shí)將分解成鐵素體和碳化物。根據(jù)回火溫度的不同，淬火組織將發(fā)生以下轉(zhuǎn)變。

（1）馬氏體的分解（≤200℃）

     在80℃以下回火時(shí)，淬火鋼中沒(méi)有明顯的組織轉(zhuǎn)變，只發(fā)生馬氏體中碳原子的偏聚。在80～200℃內(nèi)回火時(shí)馬氏體開(kāi)始分解，馬氏體中的碳原子以ε碳化物（化學(xué)式為Fe_2.4C）的形式析出，從而降低了馬氏體中碳的過(guò)飽和度，其正方度也隨之減小。由于回火溫度較低，從馬氏體中僅析出了一部分過(guò)飽和的碳原子，故這一階段的馬氏體仍是碳在α-Fe中的過(guò)飽和固溶體。析出的ε碳化物極為細(xì)小并彌散分布在過(guò)飽和α固溶體的相界面上，與α固溶體保持著共格（即兩相界面上的原子，恰好是兩相晶格的共用結(jié)點(diǎn)原子）關(guān)系。   

       這一階段的回火組織是由過(guò)飽和度較低的α固溶體和ε碳化物組成的，這種組織稱(chēng)為回火馬氏體，高碳鋼的回火馬氏體組織如下圖所示。由于該組織中ε碳化物極為細(xì)小彌散度極高，所以在小于200℃回火時(shí)，鋼的硬度并不降低，但由于ε碳化物的析出，晶格畸變程度降低，使淬火應(yīng)力有所減小，故鋼的塑性、韌性有所提高。

（2）殘余奧氏體的分解（200～300℃）   

     殘余奧氏體本質(zhì)上與過(guò)冷奧氏體相同，因此在相同的溫度條件下，殘余奧氏體的回火轉(zhuǎn)變產(chǎn)物與過(guò)冷奧氏體的轉(zhuǎn)變產(chǎn)物相同，即在不同溫度下可轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體、貝氏體和珠光體組織。   

     當(dāng)鋼的回火溫度在200～300℃時(shí)，馬氏體繼續(xù)分解，殘余奧氏體開(kāi)始轉(zhuǎn)變?yōu)橄仑愂象w組織（200～300℃屬下貝氏體相變區(qū)）。在此溫度范圍內(nèi)回火時(shí)，淬火應(yīng)力進(jìn)一步減小，硬度沒(méi)有明顯下降。

（3）碳化物的轉(zhuǎn)變（250~450℃）  

        250℃以上回火時(shí)，因碳原子擴(kuò)散能力的增加，ε碳化物將逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的滲碳體組織，到450℃時(shí)全部轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨葟浬⒎植嫉臐B碳體。由于碳原子的不斷析出，α固溶體中的含碳量已降到平衡含量而成為鐵素體，但其形態(tài)仍為針狀。這種由針狀鐵素體和高度彌散分布的滲碳體組成的組織，稱(chēng)為回火托氏體，45鋼的回火托氏體組織如下圖所示。這時(shí)鋼的硬度降低，韌性、塑性進(jìn)一步提高，淬火應(yīng)力基本消除。

（4）滲碳體的聚集長(zhǎng)大和鐵素體的再結(jié)晶（450～700℃）   

     450℃以上，高度彌散分布的滲碳體逐漸球化成細(xì)粒狀的滲碳體，并隨著溫度的升高，滲碳體顆粒逐漸長(zhǎng)大。在滲碳體球化、長(zhǎng)大的同時(shí)，鐵素體在500～600℃開(kāi)始再結(jié)晶，由板條狀或針狀轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅尉Я！?

      這種在多邊形鐵素體基體上分布著顆粒狀滲碳體的組織稱(chēng)為回火索氏體，45鋼的回火索氏體組織如下圖所示。

      如果將溫度進(jìn)一步提高到650℃～A₁進(jìn)行回火，粒狀滲碳體將進(jìn)一步粗化，形成由多邊形鐵素體和較大顆粒狀滲碳體組成的組織，這種組織稱(chēng)為回火珠光體。  

      由以上分析可知，淬火鋼在回火時(shí)的組織轉(zhuǎn)變是在不同溫度范圍內(nèi)進(jìn)行的，即使在同一回火溫度，也有可能進(jìn)行幾種不同形式的轉(zhuǎn)變。淬火鋼回火后的性能取決于組織的變化，隨著組織的不同，鋼的力學(xué)性能也發(fā)生相應(yīng)的變化。其一般規(guī)律是：隨著回火溫度的升高，強(qiáng)度、硬度下降，塑性、韌性上升，溫度越高，其變化越明顯。中碳鋼回火溫度與力學(xué)性能的關(guān)系如下圖表示。

      決定鋼組織和性能的主要因素是回火溫度。根據(jù)回火溫度和組織的不同，可將回火分為以下三種。

（1）低溫回火（150～250℃）

       低溫回火得到的組織為回火馬氏體。低溫回火的目的是在保持淬火鋼高硬度和高耐磨性的前提下，降低淬火內(nèi)應(yīng)力和脆性，提高塑性和韌性。低溫回火主要用于高碳鋼和合金鋼制作的切削刃具、量具、冷沖模具、滾動(dòng)軸承、滲碳件以及表面淬火零件等的處理，回火后的硬度一般為58～64HRC。

（2）中溫回火（350～500℃）

      中溫回火得到的組織為回火托氏體。中溫回火的目的是獲得高的屈服強(qiáng)度、彈性極限和較高的韌性。中溫回火主要用于各種彈性元件和熱作模具的處理，回火后硬度一般為35～50HRC。

（3）高溫回火（500～650℃）

     高溫回火得到的組織為回火索氏體。高溫回火的目的是要獲得強(qiáng)度、硬度、塑性和韌性具有良好配合的綜合力學(xué)性能。習(xí)慣上，將淬火與高溫回火相結(jié)合的熱處理工藝稱(chēng)為“調(diào)質(zhì)處理”。它廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、拖拉機(jī)、機(jī)床制造中的重要結(jié)構(gòu)件（如連桿、螺柱、齒輪及傳動(dòng)軸等）的熱處理?；鼗鸷蟮挠捕纫话銥?00～330HBW。

      實(shí)際上，鋼經(jīng)正火和調(diào)質(zhì)處理后的硬度值很相近，但生產(chǎn)中的重要結(jié)構(gòu)件 一般都采用調(diào)質(zhì)處理而不采用正火處理，這是因?yàn)檎{(diào)質(zhì)處理后的組織為回火索氏體，其中滲碳體呈粒狀分布，而正火處理后得到的索氏體中滲碳體呈層片狀。因此，鋼經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后不僅強(qiáng)度較高，而且塑性與韌性也明顯超過(guò)了正火狀態(tài)。   

     調(diào)質(zhì)處理在生產(chǎn)中可以作為最終熱處理工序，也可以作為表面淬火和化學(xué)熱處理的預(yù)先熱處理工序。調(diào)質(zhì)后鋼的硬度不高，因此便于切削加工并能獲得較低的表面粗糙度值。   

      除了以上三種常用的回火方法外，某些高合金鋼還在A₁以下20～40℃進(jìn)行高溫軟化回火處理，其目的是獲得回火珠光體，以代替球化退火。  

      為了保證回火時(shí)組織轉(zhuǎn)變的充分進(jìn)行，在回火溫度下要保持一定的時(shí)間，確保工件能夠穿透加熱?；鼗鸨貢r(shí)間與工件材料、回火溫度、工件的有效厚度、裝爐量及加熱方式有關(guān)，一般為1～3h。回火后的冷卻方式對(duì)碳鋼件的性能影響不大，但為防止在冷卻過(guò)程中產(chǎn)生新的應(yīng)力，一般回火后在空氣中緩慢冷卻。