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在通常情況下，零件淬火后強度和硬度會有很大的提高，與其相反，塑性和韌性會有很大的降低。而實際機械零件及工具的工作條件則往往要求強度與塑性的良好配合。此外，淬火組織處于亞穩定狀態，它有自發向更穩定組織轉化的趨勢，這將影響零件性能與尺寸的穩定性。再則，淬火后零件內部往往存在較大的內應力，如不及時消除，還會引起零件進一步的變形乃至開裂。這些問題通常需要依靠回火工藝來解決。
所謂回火，是指將鋼件加熱淬火后，再重新加熱到低于A,臨界點以下的某一溫度，保溫一定時間，使淬火態組織發生某種程度的變化，再冷卻到室溫，從而調整零件的使用性能的工藝，這種處理在生產上稱為回火（Tempering)。回火過程中所發生的轉變即為回火轉變。回火處理可作為控制性能的最后一道熱處理工序。為了保證鋼件回火后獲得所需要的性能，必須掌握回火溫度、回火時間等回火工藝參數對淬火鋼組織形態和性能的影響。為了深刻理解回火過程中淬火鋼性能隨著回火溫度變化的規律，從而正確制訂淬火鋼的回火工藝，必須首先了解淬火鋼在回火過程中的組織變化。
淬火碳鋼在回火過程中的組織變化
淬火后碳鋼的組織是馬氏體和部分殘留奧氏體。馬氏體組織不穩定，容易分解；而殘留奧氏體又處于過冷狀態，因而是不穩定的組織，有向室溫平衡組織鐵素體和滲碳體轉變的趨勢。馬氏體中過飽和的碳將以碳化物的形式析出，初期析出的是亞穩碳化物，后期將轉變為穩定的碳化物；同時，殘留奧氏體會發生相變，a-Fe基體也會隨著溫度的升高發生回復和再結晶等，以消除組織內部的位錯、孿晶等晶體缺陷。
在回火加熱時，提高了原子的擴散能力，能夠加速這種分解與轉變過程。回火溫度不同，原子的擴散能力不同，所得到的回火組織也就不同。按照回火溫度的高低和組織轉變特征，可將碳鋼在回火中的組織變化過程分為五個階段:①馬氏體中碳原子的偏聚；②馬氏體的分解；③殘留奧氏體轉變；④碳化物類型變化；⑤碳化物聚集長大及a-Fe的回復與再結晶。
回火過程中的組織變化比較復雜，以上五個階段不是彼此分隔而是相互重疊的（溫度范圍有一定的交叉）。此外，上述各種轉變階段出現的溫度范圍還受碳鋼成分的影響。例如，高碳鋼淬火后殘留奧氏體量較高，所以回火時殘留奧氏體的轉變較為明顯；合金鋼中合金元素含量較高，由于合金元素固溶于奧氏體中，提高了殘留奧氏體的熱穩定性，這將使殘留奧氏體的轉變溫度升高，而且合金元素還會形成各種合金碳化物，這使其回火過程中的變化更為復雜。
