产品目录

当前位置：首页 >>> 技术文章 >

技术文章

热处理如何回火？

热处理如何回火？
1、定义
回火是将经过淬火的工件重新加热到低于下临界温度 AC1（加热时珠光体
向奥氏体转变的开始温度）的适当温度，保温一段时间后在空气或水、油等介
质中冷却的金属热处理工艺。或将淬火后的合金工件加热到适当温度，保温若
干时间，然后缓慢或快速冷却。一般用于减小或消除淬火钢件中的内应力，或
者降低其硬度和强度，以提高其延性或韧性。淬火后的工件应及时回火，通过
淬火和回火的相配合，才可以获得所需的力学性能。
热处理如何回火？
回火一般紧接着淬火进行，其目的是：
（a）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂；
（b）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求；
（c）稳定组织与尺寸，保证精度；
（d）改善和提高加工性能。
因此，回火是工件获得所需性能的*后一道重要工序。通过淬火和回火的
相配合，才可以获得所需的力学性能。
热处理如何回火？
2、分类
按回火温度范围，回火可分为低温回火、中温回火和高温回火。

（1）低温回火
工件在 150~250℃进行的回火。
目的是保持淬火工件高的硬度和耐磨性，降低淬火残留应力和脆性
回火后得到回火马氏体，指淬火马氏体低温回火时得到的组织。力学性
能：58～64HRC，高的硬度和耐磨性。
应用范围：主要应用于各类高碳钢的工具、刃具、量具、模具、滚动轴
承、渗碳及表面淬火的零件等。
（2）中温回火
工件在 350～500 ℃之间进行的回火。
目的是得到较高的弹性和屈服点，适当的韧性。回火后得到回火屈氏体，
指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着极其细小球状碳化物（或渗碳体）
的复相组织。
力学性能：35～50HRC，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性。
应用范围：主要用于弹簧、发条、锻模、冲击工具等。
（3）高温回火
工件在 500~650℃以上进行的回火。
目的是得到强度、塑性和韧性都较好的综合力学性能。
回火后得到回火索氏体，指马氏体回火时形成的铁素体基体内分布着细小
球状碳化物（包括渗碳体）的复相组织。
力学性能：25～35HRC，较好的综合力学性能。
热处理如何回火？
应用范围：广泛用于各种较重要的受力结构件，如连杆、螺栓、齿轮及轴
类零件等。
工件淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。调质不仅作*终热处
理，也可作一些精密零件或感应淬火件预先热处理。
45 钢正火和调质后性能比较见下表所示。
45 钢（φ20mm～φ40mm）正火和调质后性能比较
热处理方法
力学性能力学性能力学性能力学性能组织

σb/Mpa δ×100 Ak/J HBS 正火 700～800 15～20 40～64 163～220 索氏

体+铁素体调质 750～850 20～25 64～96 210～250 回火索氏体

钢淬火后在 300℃左右回火时，易产生不可逆回火脆性，为避免它，一般
不在 250～350℃ 范围内回火。
含铬、镍、锰等元素的合金钢淬火后在 500～650℃回火，缓冷易产生可逆
回火脆性，为防止它，小零件可采用回火时快冷；大零件可选用含钨或钼的合
金钢。

3、碳钢的回火过程
淬火碳钢回火过程中的组织转变对于各种钢来说都有代表性。回火过程包
括马氏体分解，碳化物的析出、转化、聚集和长大，铁素体回复和再结晶，残
留奥氏体分解等四类反应。低、中碳钢回火过程中的转变示意地归纳在图中。
根据它们的反应温度，可描述为相互交叠的四个阶段。

**阶段回火（250℃以下）马氏体在室温是不稳定的，填隙的碳原子可
以在马氏体内进行缓慢的移动，产生某种程度的碳偏聚。随着回火温度的升
高，马氏体开始分解，在中、高碳钢中沉淀出ε-碳化物（图 2），马氏体的正
方度减小。高碳钢在 50～100℃回火后观察到的硬度增高现象，就是由于ε-碳
化物在马氏体中产生沉淀硬化的结果（见脱溶）。ε-碳化物具有密排六方结
构，呈狭条状或细棒状，和基体有一定的取向关系。初生的 ε-碳化物很可能
和基体保持共格。在 250℃回火后，马氏体内仍保持含碳约 0.25%。含碳低于
0.2%的马氏体在 200℃以下回火时不发生ε-碳化物沉淀，只有碳的偏聚，而在
更高的温度回火则直接分解出渗碳体。
**阶段回火（200～300℃）残留奥氏体转变。回火到 200～300℃的
温度范围，淬火钢中原来没有完全转变的残留奥氏体，此时将会发生分解，形
成贝氏体组织。在中碳和高碳钢中这个转变比较明显。含碳低于 0.4%的碳钢和
低合金钢，由于残留奥氏体量很少，所以这一转变基本上可以忽略不计。
第三阶段回火（200～350℃）马氏体分解完成，正方度消失。ε-碳化物
转化为渗碳体 (Fe3C）。这一转化是通过 ε-碳化物的溶解和渗碳体重新形核
长大方式进行的。*初形成的渗碳体和基体保持严格的取向关系。渗碳体往往
在ε-碳化物和基体的界面上、马氏体界面上、高碳马氏体片中的孪晶界上和原
始奥氏体晶粒界上形核。形成的渗碳体开始时呈薄膜状，然后逐渐球化成为颗
粒状的 Fe3C。
第四阶段回火（350～700℃）渗碳体球化和长大，铁素体回复和再结晶。
渗碳体从 400℃开始球化，600℃以后发生集聚性长大。过程进行中，较小的渗
碳体颗粒溶于基体，而将碳输送给选择生长的较大颗粒。位于马氏体晶界和原

始奥氏体晶粒间界上的碳化物颗粒球化和长大的速度*快，因为在这些区域扩
散容易得多。
铁素体在 350～600℃发生回复过程。此时在低碳和中碳钢中，板条马氏体
的板条内和板条界上的位错通过合并和重新排列，使位错密度显著降低，并形
成和原马氏体内板条束密切关联的长条状铁素体晶粒。原始马氏体板条界可保
持稳定到 600℃；在高碳钢中，针状马氏体内孪晶消失而形成的铁素体，此时
也仍然保持其针状形貌。在 600～700℃间铁素体内发生明显的再结晶，形成了
等轴铁素体晶粒。此后，Fe3C 颗粒不断变粗，铁素体晶粒逐渐长大。
下图为中、高碳合金钢的淬火、回火工艺

4、钢在回火后的性能
淬火钢回火后的性能取决于它的内部显微组织；钢的显微组织又随其化学
成分、淬火工艺及回火工艺而异。碳钢在 100～250℃之间回火后能获得较好的
力学性能。合金结构钢在 200～700℃之间回火后的力学性能的典型变化如图 5
所示。从图 5 可以看出，随着回火温度的升高，钢的抗拉强度 σ b 单调下降；
屈服强度 σ 0.3 先稍升高而后降低；断面收缩率 ψ 和伸长率 δ 不断改善；韧性
（用断裂韧度
K 1c 为指标）总的趋势是上升，但在 300～400℃之间和 500～
550℃之间出现两个极小值，相应地被称为低温回火脆性与高温回火脆性。因
此，为了获得良好的综合力学性能，合金结构钢往往在三个不同温度范围回
火：超高强度钢约在 200～300℃；弹簧钢在 460℃附近；调质钢在 550～650℃
回火。碳素及合金工具钢要求具有高硬度和高强度，回火温度一般不超过
200℃。回火时具有次生硬化的合金结构钢、模具钢和高速钢等都在 500～
650℃范围内回火。

5、回火热处理
而回火处理呢，则为冶炼钢铁的一种技法，是指将经过淬火硬化或正常化
处理之钢材在浸置于一低于临界温度一段时间后，以一定的速率冷却下来，以
增加材料之韧性的一种处理。根据冶金原理，将经过淬火及正常化处理在放回
中温浸置（时效）一段时间，可促使一部分之碳化物析出，同时有可消除一部