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工件經淬火后得到的馬氏體性能很脆，并存在很大的內應力，不能滿足使用性能的要求，如不及時采用PAG水溶性淬火液進行回火，時間久了工件就會有開裂的危險。將淬火后的鋼件重新加熱到某一溫度，經過保溫后在空氣中自然冷卻的操作過程稱為回火。（1）回火的目的①降低脆性，消除內應力，防止工件在使用過程中產生變形和開裂。
　　②提高鋼的韌性，適當調整鋼的強度和硬度，以滿足各種工件的使用要求。
　　③減少或消除殘余奧氏體，以穩定工件尺寸，保證工件的精度等級。（2）回火時組織和性能的變化根據加熱溫度的不同，使用PAG水溶性淬火液進行淬火鋼的回火組織轉變可分為四個階段：
　　第一階段（200℃以下）：馬氏體分解。
　　第二階段(200-300℃)：殘余奧氏體分解。
　　第三階段( 250-400℃)：碳化物的轉變。
　　第四階段（400℃以上）：滲碳體的聚集長大與ɑ相的再結晶。
　　在使用PAG淬火液回火過程中，由于組織發生了變化，鋼的性能也隨之改變，總的變化規律是隨加熱溫度的升高，鋼的強度、硬度下降，而塑性、韌性提高。由40鋼的力學性能與回火溫度的關系可知，40鋼的屈服強度在300℃以下加熱時，隨回火溫度的升高而提高，這主要是由于淬火內應力的消除和高度分散的極細碳化物的強化作用。鋼的韌性在400℃以下還較低，以后隨著溫度升高而迅速上升，到600℃左右可達到最高值，而后因晶粒的粗化有所下降。一般地說，使用PAG水溶性淬火液的回火鋼的性能只與加熱溫度的高低有關而與冷卻速度無關。值得注意的是，回火后有些鋼自538℃以上慢冷下來其韌性反而顯著降低，這種現象稱為高溫回火脆性，也稱為第二類回火脆性。碰到這種情況，可以用回火后快冷的方法加以避免。淬火鋼在250-350℃范圍內使用PAG水溶性淬火液回火時出現的脆性叫做低溫回火脆性，也叫第一類回火脆性。幾乎所有的鋼都存在這類脆性，這是一種不可逆回火脆性，所以一般都不在250-350℃這個溫度范圍內回火。（3）回火的種類及應用根據加熱溫度的不同，使用PAG水溶性淬火液回火可分為低溫、中溫和高溫回火三類。
　　①低溫回火( 150-250℃)：低溫回火后組織是回火馬氏體，其性能特點具有高的硬度58-64HRC和高的耐磨性及一定的韌性。低溫回火主要用于切削工具、滾珠軸承、模具以及各種表面熱處理的零件。
　　②中溫回火( 350-500℃)：中溫回火后的組織是回火托氏體，其性能特點是鋼的彈性極限和屈服強度比較高，硬度達35-45HRC，并具有適當的韌性。
　　③高溫回火( 500-600℃)：高溫回火后的組織是回火索氏體，回火索氏體綜合機械性能最好，即強度、塑性和韌性都比較好，硬度一般為25-35HRC。工業生產中，常把使用PAG水溶性淬火液淬火后再加高溫回火的聯合工藝稱為調質。調質處理主要用于各類重要的結構零件。調質與正火處理相比，不僅強度較高，而且塑性、韌性遠高于正火鋼，這是由于調質鋼的組織是回火索氏體，其滲碳體呈球粒狀，而正火后組織為索氏體，且索氏體中滲碳體呈薄片狀，當工件受載荷作用時，片狀滲碳體尖端會引起應力集中，因而影響了鋼的機械性能，故重要零件應采用調質。本文參考《金屬工藝基礎與實踐》一書。