鋼的回火是將淬火鋼重新加熱到A c1點以下適當溫度，保溫一定時間，然后冷卻的熱處理工藝。淬火鋼不經回火一般不能直接使用。這是因為鋼的淬火組織由淬火馬氏體和殘余奧氏體所組成，它們都是不穩定的組織，而淬火馬氏體又極脆，同時淬火工件中存在著很大的內應力，若不及時回火，會使工件發生變形甚至開裂。回火的目的就是為了消除工件淬火后的上述缺陷。通過淬火和適當的回火相配合，可以調整和改善鋼的性能，以滿足各種工件不同的性能要求。

（1）回火過程中的組織轉變

淬火鋼在回火過程中的組織轉變，可分為以下4個階段。

1）馬氏體的分解

在100℃以上回火，馬氏體就開始分解。馬氏體中的碳以ε-Fe2.4 C的形式析出，使過飽和度降低。到350℃左右時，α相中含碳量降至接近平衡濃度，馬氏體分解基本結束。但此時α相仍保持針狀特征。這種由極細的ε-Fe2.4 C和低過飽和度的α相組成的組織，稱為回火馬氏體，因易腐蝕，顏色較暗，如圖1．4．21（a）所示。

圖1．4．21　45鋼的回火組織

2）殘余奧氏體的分解

馬氏體的分解使α固溶體的過飽和度降低，內應力減小，從而為殘余奧氏體的轉變創造了條件。殘余奧氏體的分解主要發生在200～300℃。此時殘余奧氏體析出ε碳化物，同時進行晶格改組，從面心立方晶格的γ固溶體轉變為體心立方晶格的α固溶體。其轉變產物也稱為回火馬氏體。

3）碳化物的轉變

ε-Fe2.4 C為不穩定組織，在250～400℃回火時轉變為更穩定的滲碳體Fe3 C，其形態也從薄片狀轉變為細小的顆粒狀。此時的組織為鐵素體和細小碳化物所組成的混合物，稱為回火屈氏體，如圖1．4．21（b）所示。

4）滲碳體的積聚長大和α相再結晶

在400℃以上滲碳體逐漸積聚長大，形成較大的粒狀滲碳體，到達600℃以上時，滲碳體迅速粗化。同時，在450℃以上α相開始再結晶，失去針狀形態，而成為多邊形鐵素體。其組織轉變產物稱為回火索氏體。

淬火鋼的上述回火轉變過程如圖1．4．22所示。可見，淬火鋼回火時的組織變化是在不同溫度范圍內發生的，但又是交叉重疊進行的，在同一回火溫度可能進行著幾種不同的變化。鋼在回火后表現出來的性能是這些變化的綜合結果，即隨著回火溫度升高，硬度、強度下降，而塑性、韌性提高，如圖1．4．23所示。

圖1．4．22　鋼在回火時的變化

圖1．4．23　40鋼回火溫度對力學性能的影響

（2）回火的分類及應用

鋼在不同的溫度下回火，將獲得不同的性能。按回火溫度的高低，可將鋼的回火分為3類：

1）低溫回火（150～250℃）

低溫回火后的組織為回火馬氏體，回火的主要目的是降低淬火應力和脆性，而保持淬火后鋼的高硬度（58～64 HRC）和高耐磨性。多用于處理各種工模具以及滲碳淬火或表面淬火的工件。

2）中溫回火（350～500℃）

在此溫度范圍內回火，可獲得回火屈氏體組織，該組織由極細粒狀滲碳體和針狀鐵素體組成，硬度為35～45 HRC。回火屈氏體具有較高的彈性極限和屈服極限，并有一定的韌性，多用于各種彈簧。

3）高溫回火（500～650℃）

高溫回火可獲得回火索氏體，由細粒狀滲碳體和多邊形鐵素體組成。回火索氏體的硬度為25～35 HRC。這種組織的特點是綜合性能好，在保持較高強度的同時，具有較好的塑性和韌性。這種淬火加高溫回火的熱處理又稱為調質，廣泛用于處理各類重要零件，例如軸、齒輪、連桿、螺栓等。