鋼的熱處理就是通過加熱、保溫和冷卻的方法改變鋼的組織結構以獲得工件所要求性能的一種熱加工技術。鋼在加熱和冷卻過程中的組織轉變規律為制定正確的熱處理工藝提了理論依據，為使鋼獲得限定的性能要求，其熱處理工藝參數的確定必須使具體工件滿足鋼的組織轉變規律性。

根據加熱、冷卻方式及獲得的組織和性能的不同，鋼的熱處理工藝可分為普通熱處理（退火、正火、淬火和回火）、表面熱處理（表面淬火和化學熱處理）及形變熱處理等。

退火

退火指金屬材料加熱至臨界點Ac₁以上或以下溫度，保持一定的時間，然后緩慢冷卻的熱處理工藝。常見的退火工藝有：再結晶退火，去應力退火，球化退火，完全退火等。退火的目的：主要是降低金屬材料的硬度，提高塑性，以利切削加工或壓力加工，減少殘余應力，提高組織和成分的均勻化，或為后道熱處理作好組織準備等。

應用要點：1.適用于合金結構鋼、碳素工具鋼、合金工具鋼、高速鋼的鍛件、焊接件以及供應狀態不合格的原材料；2.一般在毛坯狀態進行退火

（一）完全退火

完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac₃以上20～30℃，經完全奧氏體化后進行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。它主要用于亞共析鋼（w_c＝0.3～0.6％），其目的是細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度和改善鋼的切削加工性。低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼加熱至Ac_cm以上奧氏體狀態緩冷退火時，有網狀二次滲碳體析出，使鋼的強度、塑性和沖擊韌性顯著降低。完全退火需要的時間很長，尤其是過冷奧氏體比較穩定的合金鋼更是如此。如果將奧氏體化后的鋼較快地冷至稍低于Ar₁溫度等溫，使奧氏體轉變為珠光體，再空冷至室溫，則可大大縮短退火時間，這種退火方法叫做等溫退火。等溫退火適用于高碳鋼、合金工具鋼和高合金鋼，它不但可以達到和完全退火相同的目的，而且有利于鋼件獲得均勻的組織和性能。但是對于大截面鋼件和大批量爐料，卻難以保證工件內外達到等溫溫度，故不宜采用等溫退火。

（二）不完全退火

不完全退火是將鋼加熱至Ac₁～Ac₃（亞共析鋼）或Ac₁～Ac_cm（過共析鋼）之間，經保溫后緩慢冷卻以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。由于加熱至兩相區溫度，僅使奧氏體發生重結晶，故基本上不改變先共析鐵素體或滲碳體的形態及分布。如果亞共析鋼原始組織中的鐵素體已均勻細小，只是珠光體片間距小，硬度偏高，內應力較大，那么只要在Ac₁以上、Ac₃以下溫度進行不完全退火即可達到降低硬度、消除內應力的目的。由于不完全退火的加熱溫度低，過程時間短，因此對于亞共析鋼的鍛件來說，若其鍛造工藝正常，鋼的原始組織分布合適，則可采用不完全退火代替完全退火。

不完全退火主要用于過共析鋼獲得球狀珠光體組織，以消除內應力、降低硬度、改善切荊加工性。故不完全退火又稱球化退火。實際上球化退火是不完全退火的一種。

（三）球化退火

球化退火是使鋼中碳化物球化，獲得粒狀珠光體的一種熱處理工藝。主要用于共析鋼、過共析鋼和合金工具鋼。其目的是降低硬度、均勻組織、改善切削加工性，并為淬火作組織準備。

過共析鋼若為層片狀珠光體和網狀二次滲碳體時，不僅硬度高，難以進行切削加工，而且增大鋼的脆性，容易產生淬火變形及開裂。為此，鋼熱加工后必須加一道球化退火，使網狀二次滲碳體和珠光體中的片狀滲碳體發生球化，得到粒狀珠光體。

（四）擴散退火

擴散退火又稱均勻化退火，它是將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度下長時間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學成分不均勻現象的熱處理工藝。其目的是消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產生的枝晶偏析及區域偏析，使成分和組織均勻化。

（五）去應力退火和再結晶退火

鋼材在熱軋或鍛造后，在冷卻過程中因表面和心部冷卻速度不同造成內外溫差會產生殘余內應力。這種內應力和后續工藝因素產生的應力疊加，易使工件發生變形和開裂。焊接件焊縫處由于組織不均勻也存在很大的內應力，顯著降低焊接接頭的強度。為了消除由于變形加工以及鑄造、焊接過程引起的殘余內應力而進行的退火稱為去應力退火。除消除內應力外，去應力退火還可降低硬度，提高尺寸穩定性，防止工件的變形和開裂。

鋼的去應力退火加熱溫度較寬，但不超過Ac₁點，一般在500～650℃之間。鑄鐵件去應力退火溫度一般為500～550℃，超過550℃容易造成珠光體的石墨化。焊接工件的退火溫度一般為500～600℃。一些大的焊接構件，難以在加熱爐內進行去應力退火，常常采用火焰或工頻感應加熱局部退火，其退火加熱溫度一般略高于爐內加熱。

再結晶退火是把冷變形后的金屬加熱到再結晶溫度以上保持適當的時間，使變形晶粒重新轉變為均勻等軸晶粒而消除加工硬化的熱處理工藝。鋼經冷沖、冷軋或冷拉后會產生加工硬化現象，使鋼的強度、硬度升高，塑性、韌性下降，切削加工性能和成形性能變差。經過再結晶退火，消除了加工硬化，鋼的機械性能恢復到冷變形前的狀態。

冷變形鋼的再結晶溫度與化學成分和形變度等因素有關。純鐵的再結晶溫度為450℃，純銅為270℃，純鋁為100℃。一般來說，形變量越大，再結晶溫度越低，再結晶退火溫度也越低。不同的鋼都有一個臨界變形度，在這個變形度下，再結晶時晶粒將異常長大。鋼的臨界變形度為6～10％。一般鋼材再結晶退火溫度為650～700℃，保溫時間為1～3h。冷變形鋼再結晶退火后通常在空氣中冷卻。

再結晶退火既可作為鋼材或其它合金多道冷變形之間的中間退火，也可作為冷變形鋼材或其它合金成品的最終熱處理。

正火

正火指將鋼材或鋼件加熱到Ac₃或Ac_cm(鋼的上臨界點溫度)以上30～50℃，保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高低碳鋼的力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準備，消除冷、熱加工所產生的內應力等。

正火過程的實質是完全奧氏體化加偽共析轉變。當鋼中碳的含量為0.6～1.4％時，正火組織中不出現先共析相，只有偽共析珠光體或索氏體。碳的含量小于0.6％的鋼，正火后除了偽共析體外，還有少量鐵素體。

正火可以作為預備熱處理。為機械加工提供適宜的硬度，又能細化晶粒、消除應力、消除魏氏組織和帶狀組織，為最終熱處理提供合適的組織狀態。正火還可作為最終熱處理，為某些受力較小、性能要求不高的碳素鋼結構零件提供合適的機械性能。正火還能消除過共析鋼的網狀碳化物，為球化退火作好組織準備。對于大型工件及形狀復雜或截面變化劇烈的工件，用正火代替淬火和回火可以防止變形和開裂。

正火處理的加熱溫度通常在Ac₃或Ac_cm以上30～50℃，高于一般退火的溫度。對于含有V、Ti、Nb等碳化物形成元素的合金鋼，可采用更高的加熱溫度，即為Ac₃＋100～150℃。為了消除過共析鋼的網狀碳化物。亦可酌情提高加熱溫度，讓碳化物充分溶解。

正火保溫時間和完全退火相同，應以工件透燒，即心部達到要求的加熱溫度為準，還應考慮鋼材成分、原始組織、裝爐量和加熱設備等因素。通常根據具體工件尺寸和經驗數據加以確定。

正火冷卻方式最常用的是將鋼件從加熱爐中取出在空氣中自然冷卻。對于大件也可采用吹風、噴霧和調節鋼件堆放距離等方法控制鋼件的冷卻速度，達到要求的組織和性能。

正火工藝是較簡單、經濟的熱處理方法，主要應用于以下幾方面：

1．改善鋼的切削加工性能

碳的含量低于0.25％的碳素鋼和低合金鋼，退火后硬度較低，切削加工時易于“粘刀”，通過正火處理，可以減少自由鐵素體，獲得細片狀珠光體，使硬度提高至140～190HB，可以改善鋼的切削加工性，提高刀具的壽命和工件的表面光潔程度。

2．消除熱加工缺陷

中碳結構鋼鑄件、鍛、軋件以及焊接件在熱加工后易出現魏氏組織、粗大晶粒等過熱缺陷和帶狀組織。通過正火處理可以消除這些缺陷組織，達到細化晶粒、均勻組織、消除內應力的目的。

3．消除過共析鋼的網狀碳化物，便于球化退火

過共析鋼在淬火之前要進行球化退火，以便于機械加工并為淬火作好組織準備。但當過共析鋼中存在嚴重網狀碳化物時，將達不到良好的球化效果。通過正火處理可以消除網狀碳化物。為此，正火加熱時要保證碳化物全部溶入奧氏體中，要采用較快的冷卻速度抑制二次碳化物的析出，獲得偽共析組織。

4．提高普通結構零件的機械性能

一些受力不大、性能要求不高的碳鋼和合金鋼零件采用正火處理，達到一定的綜合力學性能，可以代替調質處理，作為零件的最終熱處理。

應用要點：正火通常作為鍛件、焊接件以及滲碳零件的預先熱處理工序。對于性能要求不高的低碳的和中碳的碳素結構鋼及低合金鋼件，也可作為最后熱處理。對于一般中、高合金鋼，空冷可導致完全或局部淬火，因此不能作為最后熱處理工序。

備注：

一、Ac₁：加熱時珠光體向奧氏體轉變的開始溫度；

二、Ar₁：冷卻時奧氏體向珠光體轉變的開始溫度；

三、Ac₃：加熱時游離鐵素體全部轉變為奧氏體終了溫度；

四、Ar₃：冷卻時奧氏體開始析出游離鐵素體的溫度；

五、Ac_cm：加熱時二次滲碳體全部溶入奧氏體的終了溫度；

六、Ar_cm：冷卻時奧氏體開始析出二次滲碳體的溫度。

熱處理中的鐵碳平衡圖中的Ac ₁、A _cm、Ar ₁等線代表的是鐵碳合金材料組織轉變的溫度曲線，由于含碳量的不同，其轉變的溫度是不同的。　

PSK水平線，723℃，為共析反應線，表示鐵碳合金在緩慢冷卻時，奧氏體轉變為珠光體的溫度。為了使用方便，PSK線又稱為A1線，GS線稱為A3線，ES線為Acm線。

比如A3線，是一條斜線，是由材料含碳量的從低到高，A3線從高斜向下方。所以，這條線上的溫度也是從高到低的，并不是一個固定的數值。只有A1線是一條水平線，是加熱時珠光體向奧氏體轉變的開始溫度，溫度是723℃，是一個固定的值。

退火和正火的選用

生產上退火和正火工藝的選擇應當根據鋼種、冷、熱加工工藝、零件的使用性能及經濟性綜合考慮。

含碳量＜0.25％的低碳鋼，通常采用正火代替退火。因為較快的冷卻速度可以防止低碳鋼沿晶界析出游離三次滲碳體，從而提高沖壓件的冷變形性能，用正火可以提高鋼的硬度，改善低碳鋼的切削加工性能；在沒有其它熱處理工序時，用正火可以細化晶粒，提高低碳鋼強度。

0.25～0.5％的中碳鋼也可用正火代替退火，雖然接近上限碳量的中碳鋼正火后硬度偏高，但尚能進行切削加工，而且正火成本低、生產率高。

0.5～0.75％的鋼，因含碳量較高，正火后的硬度顯著高于退火的情況，難以進行切削加工，故一般采用完全退火，降低硬度，改善切削加工性。

0.75％以上的高碳鋼或工具鋼一般均采用球化退火作為預備熱處理。如有網狀二次滲碳體存在，則應先進行正火消除之。  

隨著鋼中碳和合金元素的增多，過冷奧氏體穩定性增加，c-曲線右移。因此，一些中碳鋼及中碳合金鋼正火后硬度偏高，不利于切削加工，應當采用完全退火。尤其是含較多合金元素的鋼，過冷奧氏體特別穩定，甚至在緩慢冷卻條件下也能得到馬氏體和貝氏體組織，因此應當采用高溫回火來消除應力，降低硬度，改善切削加工性能。

此外，從使用性能考慮，如鋼件或零件受力不大，性能要求不高，不必進行淬、回火，可用正火提高鋼的機械性能，作為最終熱處理。從經濟原則考慮，由于正火比退火生產周期短，操作簡便，工藝成本低。因此，在鋼的使用性能和工藝性能能滿足的條件下，應盡可能用正火代替退火。

淬火

淬火指將鋼件加熱到Ac₃或Ac₁(鋼的下臨界點溫度)以上某一溫度，保持一定的時間，然后以適當的冷卻速度，獲得馬氏體(或貝氏體)組織的熱處理工藝。常見的淬火工藝有鹽浴淬火，馬氏體分級淬火，貝氏體等溫淬火，表面淬火和局部淬火等。淬火的目的：使鋼件獲得所需的馬氏體組織，提高工件的硬度，強度和耐磨性，為后道熱處理作好組織準備等。

對淬火工藝而言，為實現淬火首先必須將鋼加熱到臨界點（Ac₃或Ac₁）以上獲得奧氏體組織，其后的冷卻速度必須大于臨界淬火速度，以得到全部馬氏體（含殘余奧氏體）組織。為此，必須注意選擇適當的淬火溫度和冷卻速度。由于不同鋼件過冷奧氏體穩定性不同，鋼淬火獲得馬氏體的能力各異。實際淬火時，工件截面各部分冷卻速度不同，只有冷卻速度大于臨界淬火速度的部位才能得到馬氏體，而工件心部則可能得到珠光體、貝氏體等非馬氏體組織。這就需要弄清鋼的“淬透性”的概念。此外，鋼在淬火冷卻過程中，由于工件溫差產生脹縮不一致以及相變不同時還會引起淬火應力，甚至會引起變形或開裂，在制定淬火工藝時應予以特別注意。

（一）淬火應力

工件在淬火過程中會發生形狀和尺寸的變化，有時甚至要產生淬火裂紋。工件變形或開內產生的內應力造成的。淬火內應力主要有熱應力和組織應力兩種。工件最終變形或開裂是這兩種應力綜合作用之結果。當淬火應力超過材料的屈服極限時，就會產生塑性變形，當淬火應力超過材料的強度極限時，工件則發生開裂。

實際工件淬火冷卻過程中總是同時存在著熱應力和組織應力。總之，鋼的淬火應力是由于淬火加熱或冷卻過程中工件內外層溫度差造成的。凡是增大工件內外溫差的因素都增大工件中的淬火應力，反之亦然。因此，選擇適當的淬火加熱溫度義排火冷卻介質和冷卻方式都能控制工件中淬火應力的大小及分布，從而有效地防止淬火工件的變形與開裂。

（二）淬火加熱溫度

淬火加熱溫度的選擇應以得到均勻細小的奧氏體晶粒為原則，以便淬火后獲得細小的馬氏體組織。淬火溫度主要根據鋼的臨界點確定，亞共析鋼通常加熱至Ac₃以上30～50℃；共析鋼，過共析鋼加熱至Ac₁以上30～50℃。亞共析鋼淬火加熱溫度若在Ac₁～Ac₃之間，淬火組織中除馬氏體外，還保留一部分鐵素體，使鋼的硬度和強度隆低。但淬火溫度亦不能超過Ac₃點過高，以防奧氏體晶粒粗化，淬火后獲得粗大的馬氏體。

對于低合金鋼，淬火溫度亦應根據臨界點Ac₁或Ac₃確定，考慮合金元素的作用，為了加速奧氏體化，淬火溫度可偏高些，一般為Ac₁或Ac₃以上50～100℃。高合金工具鋼含較多強碳化物形成元素，奧氏體晶粒粗化溫度高，則可采取更高的淬火加熱溫度。含碳、錳量較高的本質粗晶粒鋼則應采用較低的淬火溫度，以防奧氏體晶粒粗化。

（三）淬火冷卻介質

鋼從奧氏體狀態冷至M，點以下所用的冷卻介質叫做淬火介質。介質冷卻能力越大，鋼的冷卻速度越快，越容易超過鋼的臨界淬火速度，則工件越容易淬硬，淬硬層的深度越深。但是，冷卻速度過大將產生巨大的淬火應力，易于使工件產生變形或開裂。

常用淬火介質有水、鹽水或堿水溶液及各種礦物油等。各冷卻速度值均系根據有關冷卻速度特性曲線估算的。

水的冷卻特性很不理想，在需要快冷的650～400℃區間，其冷卻速度較小，不超過200℃／s。而在需要慢冷的馬氏體轉變溫度區，其冷卻速度又太大，在340℃最大冷卻速度高達775℃／s，很容易造成淬火工件的變形或開裂。此外，水溫對水的冷卻特性影響很大，水溫升高，高溫區的冷卻速度顯著下降，而低溫區的冷卻速度仍然很高。因此淬火時水溫不應超過30℃，加強水循環和工件的攪動可以加速工件在高溫區的冷卻速度。水雖不是理想淬火介質，但卻適用于尺寸不大、形狀簡單的碳鋼工件淬火。

濃度為10％ NaC1或10％NaOH的水溶液可使高溫區（500～650℃）的冷卻能力顯著提高，前者使純水的冷卻能力提高10倍以上，而后者的冷卻能力更高。但這兩種水基淬火介質在低溫區（200～300℃）的冷卻速度亦很快。

油也是一種常用的淬火介質。早期采用動、植物油脂，目前工業上主要采用礦物油，如錠子油、機油、柴油等。油的主要優點是低溫區的冷卻速度比水小得多，從而可大大降低淬火工件的組織應力，減小工件變形和開裂傾向。油在高溫區間冷卻能力低是其主要缺點。但是對于過冷奧氏體比較穩定的合金鋼，油是合適的淬火介質。與水相反，提高油溫可以降低粘度，增加流動性，故可提高高溫區間的冷卻能力。但是油溫過高，容易著火，一般應控制在60～80℃。

上述幾種淬火介質各有優缺點，均不屬于理想的冷卻介質。水的冷卻能力很大，但冷卻特性不好；油冷卻特性較好，但其冷卻能力又低。因此，尋找冷卻能力介于油水之間，冷卻特性近于理想淬火介質的新型淬火介質是人們努力的目標。由于水是價廉、容易獲得、性能穩定的淬火介質，因此目前世界各國都在發展有機水溶液作為淬火介質。美國應用濃度為15％聚乙烯醇、0.4％抗粘附劑、0.1％防泡劑的淬火介質，其它國家也在應用類似的淬火介質。國內使用比較廣泛的新型淬火介質有水玻璃-堿水溶液，過飽和硝鹽水溶液，氧化鋅-堿水溶液，合成淬火劑等。它們的共同特點是冷卻能力介于水、油之間，接近于理想淬火介質。

（四）淬火方法

選擇適當的淬火方法同選用淬火介質一樣，可以保證在獲得所要求的淬火組織和性能條件下，盡量減小淬火應力，減少工件變形和開裂傾向。

1．單一淬火法

它是將奧氏體狀態的工件放入一種淬火介質中一直冷卻到室溫的淬火方法。這種淬火方法適用于形狀簡單的碳鋼和合金鋼工件。一般來說，碳鋼臨界淬火速度高，尤其是尺寸較大的碳鋼工件多采用水淬；而小尺寸碳鋼件及過冷奧氏體較穩定的合金鋼件則可采用油淬。

單液淬火的優點是操作簡便。但只適用于小尺寸且形狀簡單的工件，對尺寸較大的工件實行單液淬火容易產生較大的變形或開裂。

2．雙液淬火法

它是先將奧氏體狀態的工件在冷卻能力強的淬火介質中冷卻至接近Ms點溫度時，再立即轉入冷卻能力較弱的淬火介質中冷卻，直至完成馬氏體轉變。一般用水作為快冷淬火介質，用油作為慢冷淬火介質。有時也可以采用水淬、空冷的方法。這種淬火方法充分利用了水在高溫區冷卻速度快和油在低溫區冷卻速度慢的優點，既可以保證工件得到馬氏體組織，又可以降低工件在馬氏體區的冷卻速度，減少組織應力，從而防止工件變形或開裂。尺寸較大的碳素鋼工件適宜采用這種淬火方法。采用雙液淬火法必須嚴格控制工件在水中的停留時間，水中停留時間過短會引起奧氏體分解，導致淬火硬度不足；水中停留時間過長，工件某些部分已在水中發生馬氏體轉變，從而失去雙液淬火的意義。因此，實行雙液淬火要求工人必須有豐富的經驗和熟練的技術。通常要根據工件尺寸，憑經驗確定。

3．噴射淬火法

它是向工件噴射急速水流的淬火方法。這種方法主要用于局部淬火的工件。由于這種淬火方法不會在工件表面形成蒸汽膜，故可保證比普通水淬得到更深的淬硬層。采用細密水流并使工件上下運動或旋轉可保證實現工件均勻冷卻淬火。

4．分級淬火法

它是將奧氏體狀態的工件首先淬入略高于鋼的Ms點的鹽浴或堿浴爐中保溫，當工件內外溫度均勻后，再從浴爐中取出空冷至室溫，完成馬氏體轉變。這種淬火方法由于工件內外溫度均勻并在緩慢冷卻條件下完成馬氏體轉變，不僅減小了淬火熱應力（比雙液淬火小），而且顯著降低組織應力，因而有效地減小或防止了工件淬火變形和開裂。同時還克服了雙液淬火出水入油時間難以控制的缺點。但這種淬火方法由于冷卻介質溫度較高，工件在浴爐冷卻速度較慢，而等溫時間又有限制，大截面零件難以達到其臨界淬火速度。因此，分級淬火只適用于尺寸較小的工件，如刀具，量具和要求變形很小的精密工件。

除了上述幾種典型的淬火方法外，近年來還發展了許多提高鋼的強韌性的新的淬火工藝，如高溫淬火，循環快速加熱淬火，高碳鋼低溫、快速、短時加熱淬火和亞共析鋼的亞溫淬火等，這里不再一一詳述。

對鋼進行淬火希望獲得馬氏體組織，但一定尺寸和化學成分的鋼件在某種介質中淬火能否得到全部馬氏體則取決于鋼的淬透性。淬透性是鋼的重要工藝性能，也是選材和制定熱處理工藝的重要依據之一。

應用要點：1.一般用于含碳量大于百分之零點三的碳鋼和合金鋼；2.淬火能充分發揮鋼的強度和耐磨性潛力，但同時會造成很大的內應力，降低鋼的塑性和沖擊韌度，故要進行回火以得到較好的綜合力學性能。

回火

回火指鋼件經淬硬后，再加熱到Ac₁以下的某一溫度，保溫一定時間，然后冷卻到室溫的熱處理工藝。常見的回火工藝有：低溫回火，中溫回火，高溫回火和多次回火等。回火的目的：主要是消除鋼件在淬火時所產生的應力，使鋼件具有高的硬度和耐磨性外，并具有所需要的塑性和韌性等。對于一般碳鋼和低合金鋼，根據工件的組織和性能要求，回火有低溫回火、中溫回火和高溫回火等幾種。

（一）低溫回火

低溫回火溫度約為150～250℃，回火組織為回火馬氏體。和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強度和良好耐磨性，又適當提高了韌性。因此，低溫回火特別適用于刀具、量具、滾動軸承、滲碳件及高頻表面淬火工件。低溫回火鋼大部分是淬火高碳鋼.和高碳合金鋼，經淬火并低溫回火后得到隱晶回火馬氏體和均細粒狀碳化物組織，具有很高的硬度和耐磨性，同時顯著降低了鋼的淬火應力和脆性。對于淬火獲得低碳馬氏體的鋼，經低溫回火后可以減少內應力，并進一步提高鋼的強度和塑性，保持優良的綜合機械性能。

（二）中溫回火

中溫回火溫度一般在350～500℃之間，回火的組織為回火屈氏體。對于一般的碳鋼和低合金鋼，中溫回火相當于回火的第三階段，此時碳化物開始聚集，基體開始回復，淬火應力基本消失。因此鋼具有高的彈性極限，較高的強度和硬度，良好的塑性和韌性。故中溫回火主要用于各種彈簧零件及熱鍛模具。

（三）高溫回火 高溫回火溫度約為500～650℃，回火組織為回火索氏體。淬火和隨后的高溫回火叫做調質處理。經調質處理后，鋼具有優良的綜合機械性能。因此，高溫回火主要適用于中碳結構鋼或低合金結構鋼，用來制作曲軸、連桿、連桿螺栓、汽車半軸、機床主軸及齒輪等重要的機器零件。這些機器零件在使用中要求較高的強度并能承受沖擊和交變負荷的作用。

除了上述三種回火工藝外，某些不能通過退火來軟化處理的高合金鋼，可以在600～680℃進行軟化回火。

回火工藝包括回火溫度和回火冷卻方式。鋼淬火、回火后的力學性能常以硬度來衡量。

在要求硬度的一定范圍內，回火溫度越高，需要回火保溫的時間越短；在一定回火溫度下，隨保溫時間的延長，硬度將逐漸下降。

工件回火后一般在空氣中冷卻。一些重要的機器零件和工模具，為了防止重新產生內應力和變形、開裂，通常都采用緩慢的冷卻方式。對于有高溫回火脆性的鋼件，回火后應進行油冷或水冷，以抑制回火脆性。

應用要點：1.保持鋼在淬火后的高硬度和耐磨性時用低溫回火；在保持一定韌度的條件下提高鋼的彈性和屈服強度時用中溫回火；以保持高的沖擊韌度和塑性為主，又有足夠的強度時用高溫回火；2.一般鋼盡量避免在230~280℃、不銹鋼在400~450℃之間回火，因為這時會產生一次回火脆性。　

調質　

調質指將鋼材或鋼件進行淬火及回火的復合熱處理工藝。使用于調質處理的鋼稱調質鋼。它一般是指中碳結構鋼和中碳合金結構鋼。淬火后高溫回火稱調質，即將鋼件加熱到比淬火時高10~20℃的溫度，保溫后進行淬火，然后在400~720℃的溫度下進行回火

目的：1.改善切削加工性能，提高加工表面光潔程度；2.減小淬火時的變形和開裂；3.獲得良好的綜合力學性能。

應用要點：.適用于淬透性較高的合金結構鋼、合金工具鋼和高速鋼；2. 不僅可以作為各種較為重要結構的最后熱處理，而且還可以作為某些緊密零件，如絲杠等的預先熱處理，以減小變形。

化學熱處理

化學熱處理指金屬或合金工件置于一定溫度的活性介質中保溫，使一種或幾種元素滲入它的表層，以改變其化學成分，組織和性能的熱處理工藝。常見的化學熱處理工藝有：滲碳，滲氮，碳氮共滲，滲鋁，滲硼等。化學熱處理的目的：主要是提高鋼件表面的硬度，耐磨性，抗蝕性，抗疲勞強度和抗氧化性等。固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進行，加熱時間分別可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時能準確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進行固溶淬火。

固溶處理

固溶熱處理將合金加熱到適當溫度，保持足夠長的時間，使一種或幾種相(一般為金屬間化合物)溶入固溶體中，然后快速冷卻到室溫的金屬熱處理操作，簡稱固溶處理。經過固溶熱處理的合金，其組織可以是過飽和固溶體或通常只存在于高溫的一種固溶體相，因此在熱力學上處于亞穩態，在適當的溫度或應力條件下會發生脫溶或其他轉變。

有些書刊中，常常把固溶熱處理看作是含義更廣泛的“淬火”的一種形式，這是因為固溶熱處理工藝采取快速冷卻的操作。在一般情況下，固溶熱處理是一種預先熱處理，它的作用是為合金隨后的熱處理準備最佳條件。因此，不同合金的固溶熱處理，盡管在操作上基本相同，但是其目的卻可以有很大的差異。

固溶處理的目的：主要是改善鋼和合金的塑性和韌性，為沉淀硬化處理作好準備等。固溶處理加熱一般在鹽浴爐、箱式爐中進行，加熱時間分別可取：1min/mm、2～2.5min/mm，淬火采用油冷，淬透性好的鋼種也可空冷。如果鍛造模坯時能準確控制終鍛溫度，鍛造后可直接進行固溶淬火。

沉淀強化

沉淀硬化(析出強化)指金屬在過飽和固溶體中溶質原子偏聚區和(或)由之脫溶出微粒彌散分布于基體中而導致硬化的一種熱處理工藝。如奧氏體沉淀不銹鋼在固溶處理后或經冷加工后，在400～500℃或700～800℃進行沉淀硬化處理，可獲得很高的強度。

時效處理

時效處理，指金屬或合金工件（如低碳鋼等）經固溶處理，從高溫淬火或經過一定程度的冷加工變形后，在較高的溫度或室溫放置保持其形狀、尺寸，性能隨時間而變化的熱處理工藝。

若采用將工件加熱到較高溫度，并較長時間進行時效處理的時效處理工藝，稱為人工時效處理，若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發生的時效現象，稱為自然時效處理。時效處理的目的，消除工件的內應力，穩定組織和尺寸，改善機械性能等。一般地講，經過時效，硬度和強度有所增加，塑性韌性和內應力則有所降低。 

含碳較高的鋼，淬火后立即獲得很高的硬度，但其塑性變得很低。而鋁合金淬火后，強度或硬度并不立即達到峰值，其塑性非但未下降，反而有所上升。經相當長時間（例如4~6晝夜）的室溫放置后，這種淬火合金的強度與硬度顯著提高，而塑性則有所下降。

注：本文參考文獻：1：百度文庫文獻，2： 金屬學與熱處理（崔忠圻）

文章來源：鋼鐵裁縫之焊接