回火：金属零件性能的“调温之术”

在机械制造中，金属零件经过淬火后往往非常硬，但同时也很脆，不适合直接使用。这时候，回火（Tempering）工艺就派上用场了，它能在保持一定硬度的同时改善金属的韧性和稳定性，是现代制造中不可或缺的热处理环节。

一、回火的原理

1. 淬火后的金属状态

· 淬火加热后，钢材快速冷却，形成马氏体结构，硬度高但脆性大。

· 刀具、机床零件或结构件如果直接使用，容易断裂或变形。

2. 回火过程

· 将淬火后的零件加热到低于临界点的温度（通常150~650℃，取决于钢种和性能要求），保持一定时间后冷却。

· 热能促使内部应力释放，部分马氏体转化为更稳定的铁素体+渗碳体结构，硬度略降、韧性明显提升。

3. 微观结构变化

· 回火使内部晶格微调，释放淬火残余应力，减少开裂风险。

· 可调控的温度和时间决定零件最终硬度、韧性和强度的平衡。

二、回火的分类

1. 低温回火（150~250℃）

主要用于保持高硬度，如工具钢刀具。

韧性略提高，适合刀具或模具刃口。

2. 中温回火（250~400℃）

提高韧性，适用于机械结构件，如轴、齿轮、螺栓。

硬度下降适中，抗冲击性能增强。

3. 高温回火（400~650℃）

显著提高韧性和塑性，硬度明显降低。

用于承受振动、冲击或热载荷的零件，如大型机床导轨、桥梁构件。

三、回火的重要作用

降低脆性：淬火后的钢脆性大，通过回火改善韧性，减少开裂和断裂风险。

释放残余应力：零件加工或淬火产生的内应力通过回火得到缓解，保证尺寸稳定性。

调控性能：通过选择回火温度和时间，达到硬度与韧性之间的最佳平衡。

提高使用寿命：机械零件在长期载荷或冲击下更可靠，延长寿命。

四、加工中的注意事项

1. 温度控制

温度过高：硬度下降过多，零件承载能力不足。

温度过低：残余应力释放不完全，脆性仍大。

2. 时间控制

保持时间不足：内部应力未释放完全。

保持时间过长：硬度降低超过设计要求。

3. 环境与加热方式

烘炉均匀加热，避免局部过热。

对于大型零件，可采用多区段回火或缓慢升降温。

五、总结

回火是淬火后钢材“软化与韧性调节”的关键工艺，通过加热、保温和缓冷，释放残余应力、改善韧性，同时保持一定硬度。它不仅保证了零件力学性能稳定，还延长了使用寿命，是机械制造中不可或缺的一环。

理解回火的原理和应用，可以帮助工程师在刀具、轴类零件、机床构件等设计与制造中科学选择热处理方案，兼顾硬度、韧性与可靠性。