回火的阶段分析

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回火
1.

回火工艺
回火是将钢件淬硬后，再加热到Ac1以下某一温度，保温后冷却到室温的热处理。回火一般在淬火后随即进行。淬火与回火常作为零件的最终热处理。
2.

回火目的
（1）
减小和消除淬火时产生的应力和脆性，防止和减小工件变形和开裂；
（2）
获得稳定组织，保证工件在使用中形状和尺寸不发生改变；
（3）
获得工件所要求的使用性能。
3.

淬火钢在回火时的组织转变
淬火后钢的组织是不稳定的，具有向稳定组织转变的自发倾向。回火加速了自发转变的过程。淬火钢在回火时，随着温度的升高，组织转变可分四个阶段。
第一阶段（80～200℃）：马氏体分解
马氏体内过饱和的碳原子，以ε碳化物形式析出，使马氏体的过饱和度降低。ε碳化物是弥散度极高的薄片状组织。这种马氏体和ε碳化物的回火组织称回火马氏体。此阶段钢的淬火内应力减小，韧性改善，但硬度并未明显降低。
第二阶段（200～300℃）：残余奥氏体分解
在马氏体分解的同时，降低了对残余奥氏体的压力，使其转变为下贝氏体。这个阶段转变后的组织是下贝氏体和回火马氏体。淬火内应力进一步降低，但马氏体分解造成硬度降低，被残余奥氏体分解引起的硬度升高所补偿，故钢的硬度降低并不明显。
第三阶段（300～400℃）：马氏体分解完成和渗碳体的形成
马氏体继续分解，直至过饱和的碳原子几乎全部由固溶体内析出。与此同时，ε碳化物逐渐转变为极细的稳定碳化物Fe3C，此阶段到400℃全部完成，形成尚未再结晶的针状铁素体和细球状渗碳体的混合组织，称为回火托氏体。此时钢的淬火内应力基本消除，硬度有所降低。
第四阶段（400℃以上）：固溶体的再结晶与渗碳体的聚集长大
温度高于400℃后， 固溶体发生回复与再结晶，同时渗碳体颗粒不断聚集长大。 当温度高于500℃时，形成块状铁素体与球状渗碳体的混合组织，称为回火索氏体。钢的硬度、强度不断降低，但韧性却明显改善。
必须指出：以上四个阶段是在不同温度范围进行的，但四个温度范围有交叉，所以钢在回火以后所表现出的性能是这些变化的综合结果。

4. 回火种类及应用
按回火温度不同，回火分为以下三种：
（1）低温回火（150～250℃）
回火后组织为回火马氏体。其目的是减小淬火应力和脆性，保持淬火后的高硬（58～64HRC）和耐磨性。主要用于处理量具、刃具 、模具、滚动轴承以及渗碳、表面淬火的零件。
（2）中温回火（350～500℃）
回火后组织为回火托氏体。其目的是获得高的弹性极限、屈服点和较好的韧性。硬度一般为35～50HRC。主要用于处理各种弹簧、锻摸等。
（3）高温回火（500～650℃）
钢件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质后的组织为回火索氏体，硬度一般为200～350HBS。其目的是为获得强度、塑性、韧性都较好的综合力学性能。广泛用于各种重要结构件（如轴、齿轮、连杆、螺栓等），也可作为某些精密零件的预先热处理。

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哈工大的金属热处理那本书中有更详尽的解释。

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