●低碳鋼回火后力學(xué)性能
當(dāng)?shù)陀?00℃回火時(shí)，強(qiáng)度與硬度下降不多，塑性與韌性也基本不變。這是由于此溫度下僅有碳原子的偏聚而無(wú)析出。固溶強(qiáng)化得以保持的緣故。
當(dāng)高于300℃回火，硬度大大下降，塑性有所上升。這是由于固溶強(qiáng)化消失，碳化物聚集長(zhǎng)大，α相回復(fù)、再結(jié)晶所致。所得綜合性能并不優(yōu)于低碳馬氏體低溫回火后性能。
●高碳鋼一般采用不完全淬火，使奧氏體中碳含量在0.5%左右。淬火后低溫回火以獲高的硬度，并生成大量彌散分布的碳化物以提高耐磨性，細(xì)化奧氏體晶粒。
當(dāng)高于300℃回火時(shí)，硬度、強(qiáng)度下降明顯，塑性有所上升，沖擊韌性下降至most低。這是由于薄片狀θ碳化物析出于馬氏體條間并充分長(zhǎng)大，從而降低了沖擊韌性， 而α基體因回復(fù)和再結(jié)晶共同作用，提高了塑性，降低了強(qiáng)度。
當(dāng)?shù)陀?00℃回火，硬度會(huì)略有上升，這是由于析出彌散分布的ε(η)碳化物，引起的時(shí)效硬化。
●中碳鋼回火后的力學(xué)性能
當(dāng)?shù)陀?00℃回火，析出少量的碳化物，硬化效果不大，可維持硬度不降。當(dāng)高于300℃回火，隨回火溫度升高，塑性升高，斷裂韌性KIC劇增。強(qiáng)度雖然下降，但仍比低碳鋼高的多。
●回火脆性
某些鋼在回火時(shí)，隨著回火溫度的升高，沖擊韌性反而降低。 由于回火引起的脆性稱(chēng)為回火脆性。
當(dāng)300℃回火時(shí)，硬度下降緩慢，一方面碳的進(jìn)一步析出會(huì)降低硬度；另一方面， 由于高碳鋼中存在的較多的殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變，又會(huì)引起硬化。這就造成硬度下降平緩，甚至有可能上升。回火后仍處于脆性狀態(tài)。
在200~350℃出現(xiàn)的，稱(chēng)為第一類(lèi)回火脆性；在450~650℃出現(xiàn)的，稱(chēng)為第二類(lèi)回火脆性。
1. 第一類(lèi)回火脆性，屬不可逆回火脆性。
當(dāng)出現(xiàn)了第一類(lèi)回火脆性后，再加熱到較高溫度回火，可將脆性消除；如再在此溫度范圍回火，就不會(huì)出現(xiàn)這種脆性。故稱(chēng)之為不可逆回火脆性。在不少鋼中，都存在第一類(lèi)回火脆性。當(dāng)鋼中存在Mo、W、Ti、Al，則第I類(lèi)回火脆性可被減弱或抑制。
目前，關(guān)于引起第一類(lèi)回火脆性的原因說(shuō)法很多，尚無(wú)定論。看來(lái)，很可能是多種原因的綜合結(jié)果，而對(duì)于不同的鋼料來(lái)說(shuō)，也很可能是不同的原因引起的。
most初，根據(jù)第一類(lèi)回火脆性出現(xiàn)的溫度范圍正好與碳鋼回火時(shí)的第二個(gè)轉(zhuǎn)變，即殘余奧氏體轉(zhuǎn)變的溫度范圍相對(duì)應(yīng)而認(rèn)為第一類(lèi)回火脆性是殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變引起的，因轉(zhuǎn)變的結(jié)果將使塑性相奧氏體消失。這一觀點(diǎn)能夠很好地解釋促Cr、Si等元素將第一類(lèi)回火脆性推向高溫以及殘余奧氏體量增多能夠進(jìn)第一類(lèi)回火脆性等現(xiàn)象。但對(duì)于有些鋼來(lái)說(shuō)，第一類(lèi)回火脆性與殘余奧氏體轉(zhuǎn)變并不完全對(duì)應(yīng)。故殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論不能解釋各種鋼的第一類(lèi)回火脆性。
之后，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論又一度為碳化物薄殼理論所取代。經(jīng)電鏡證實(shí)，在出現(xiàn)第一類(lèi)回火脆性時(shí)，沿晶界有碳化物薄殼形成，據(jù)此認(rèn)為第一類(lèi)回火脆性是由碳化物薄殼引起的。沿晶界形成脆性相能引起脆性沿晶斷裂這已是公認(rèn)的了。問(wèn)題是所觀察到的碳化物薄殼究竟是怎樣形成的。
前已提及，低、中碳鋼淬火后得到板條馬氏體以及沿板條條界分布的碳含量高的薄殼狀殘余奧氏體。低溫回火時(shí)，在碳含量低于0.2% 的板條馬氏體內(nèi)只發(fā)生碳的偏聚而不析出碳化物，而碳含量高于0.2% 的馬氏體則有可能在馬氏體內(nèi)部均勻彌散析出亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物。
當(dāng)回火溫度超過(guò)200℃后，在低碳馬氏體中也有可能析出細(xì)針狀碳化物。與此同時(shí)，還將在板條馬氏體條界形成θ- 碳化物的核并長(zhǎng)成條片狀θ- 碳化物。這一θ- 碳化物的形成即依靠殘余奧氏體的分解，也依靠馬氏體內(nèi)已析出的彌散的亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物及細(xì)針狀θ- 碳化物的回溶。這種條片狀θ- 碳化物即電鏡下觀察到的薄殼狀碳化物。由此可見(jiàn)，對(duì)于在板條界有較多高碳?xì)堄鄪W氏體的鋼料來(lái)說(shuō)，殘余奧氏體轉(zhuǎn)變理論與碳化物薄殼理論是一致的。高碳馬氏體在200℃以下回火時(shí)就已有亞穩(wěn)過(guò)渡碳化物在片狀馬氏體內(nèi)部彌散析出，而當(dāng)回火溫度高于200℃時(shí)將在富碳孿晶界面析出條片狀χ及θ-碳化物。與此同時(shí)，已經(jīng)析出的θ-碳化物將回溶。分布在同一個(gè)孿晶界面上的條片狀χ及θ- 碳化物將連成碳化物片，故斷裂易于沿這樣的面發(fā)生，使鋼料脆性增加。回火溫度進(jìn)一步提高時(shí)，薄片狀碳化物通過(guò)破裂、聚集、長(zhǎng)大而成為顆粒狀碳化物，故使脆性下降，沖擊韌性升高。
第三種理論為晶界偏聚理論。即在奧氏體化時(shí)雜質(zhì)元素P，Sn，Sb，As等將偏聚于晶界。雜質(zhì)元素的偏聚引起晶界弱化而導(dǎo)致脆斷。雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚已用俄歇(Auger)電子譜儀及離子探針得到證實(shí)[43，44]。Mn、Si、Cr、Ni、V能夠促進(jìn)雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚，故能促進(jìn)第一類(lèi)回火脆性的發(fā)展。Mo、W、Ti、Al能阻止雜質(zhì)元素在奧氏體晶界的偏聚，故能扼制第一類(lèi)回火脆性的發(fā)展。
2. 第二類(lèi)回火脆性，屬可逆回火脆性。
即在脆化以后，如重新加熱到650℃以上，然后快冷至室溫，則可消除脆化。在脆化消除后，還可再次發(fā)生脆化，故稱(chēng)之為可逆回火脆性。化學(xué)成分是影響第二類(lèi)回火脆性的因素。按作用不同分為三類(lèi)：
(1) 雜質(zhì)因素P，Sn，Sb，As，B，S；
(2) 促進(jìn)第二類(lèi)回火脆性的元素Ni，Cr，Mn，Si，C；
(3) 抑制第二類(lèi)回火脆性的元素Mo，W，V，Ti及稀土元素La，Nb，Pr；
雜質(zhì)元素必須與促進(jìn)第二類(lèi)回火脆性的元素共存時(shí)，才會(huì)引起回火脆性。
