钢的回火是将淬火钢重新加热到A c1点以下适当温度，保温一定时间，然后冷却的热处理工艺。淬火钢不经回火一般不能直接使用。这是因为钢的淬火组织由淬火马氏体和残余奥氏体所组成，它们都是不稳定的组织，而淬火马氏体又极脆，同时淬火工件中存在着很大的内应力，若不及时回火，会使工件发生变形甚至开裂。回火的目的就是为了消除工件淬火后的上述缺陷。通过淬火和适当的回火相配合，可以调整和改善钢的性能，以满足各种工件不同的性能要求。
（1）回火过程中的组织转变
淬火钢在回火过程中的组织转变，可分为以下4个阶段。
1）马氏体的分解
在100℃以上回火，马氏体就开始分解。马氏体中的碳以ε-Fe2.4 C的形式析出，使过饱和度降低。到350℃左右时，α相中含碳量降至接近平衡浓度，马氏体分解基本结束。但此时α相仍保持针状特征。这种由极细的ε-Fe2.4 C和低过饱和度的α相组成的组织，称为回火马氏体，因易腐蚀，颜色较暗，如图1．4．21（a）所示。
图1．4．21 45钢的回火组织
2）残余奥氏体的分解
马氏体的分解使α固溶体的过饱和度降低，内应力减小，从而为残余奥氏体的转变创造了条件。残余奥氏体的分解主要发生在200～300℃。此时残余奥氏体析出ε碳化物，同时进行晶格改组，从面心立方晶格的γ固溶体转变为体心立方晶格的α固溶体。其转变产物也称为回火马氏体。
3）碳化物的转变
ε-Fe2.4 C为不稳定组织，在250～400℃回火时转变为更稳定的渗碳体Fe3 C，其形态也从薄片状转变为细小的颗粒状。此时的组织为铁素体和细小碳化物所组成的混合物，称为回火屈氏体，如图1．4．21（b）所示。
4）渗碳体的积聚长大和α相再结晶
在400℃以上渗碳体逐渐积聚长大，形成较大的粒状渗碳体，到达600℃以上时，渗碳体迅速粗化。同时，在450℃以上α相开始再结晶，失去针状形态，而成为多边形铁素体。其组织转变产物称为回火索氏体。
淬火钢的上述回火转变过程如图1．4．22所示。可见，淬火钢回火时的组织变化是在不同温度范围内发生的，但又是交叉重叠进行的，在同一回火温度可能进行着几种不同的变化。钢在回火后表现出来的性能是这些变化的综合结果，即随着回火温度升高，硬度、强度下降，而塑性、韧性提高，如图1．4．23所示。
图1．4．22 钢在回火时的变化
图1．4．23 40钢回火温度对力学性能的影响
（2）回火的分类及应用
钢在不同的温度下回火，将获得不同的性能。按回火温度的高低，可将钢的回火分为3类：
1）低温回火（150～250℃）
低温回火后的组织为回火马氏体，回火的主要目的是降低淬火应力和脆性，而保持淬火后钢的高硬度（58～64 HRC）和高耐磨性。多用于处理各种工模具以及渗碳淬火或表面淬火的工件。
2）中温回火（350～500℃）
在此温度范围内回火，可获得回火屈氏体组织，该组织由极细粒状渗碳体和针状铁素体组成，硬度为35～45 HRC。回火屈氏体具有较高的弹性极限和屈服极限，并有一定的韧性，多用于各种弹簧。
3）高温回火（500～650℃）
高温回火可获得回火索氏体，由细粒状渗碳体和多边形铁素体组成。回火索氏体的硬度为25～35 HRC。这种组织的特点是综合性能好，在保持较高强度的同时，具有较好的塑性和韧性。这种淬火加高温回火的热处理又称为调质，广泛用于处理各类重要零件，例如轴、齿轮、连杆、螺栓等。
