碳素鋼淬火后在不同溫度下回火時，組織將發(fā)生不同的變化。由于組織變化會帶來物理性能的變化，而不同的組織變化，物理性能的變化也不同。通常根據(jù)物理性能的變化把回火轉(zhuǎn)變分成四種類型。

第一類回火轉(zhuǎn)變：M分解為回火M，80~250℃；

低碳馬氏體發(fā)生碳原子向位錯附近偏聚外，馬氏體中析出碳化物，使馬氏體碳含量降低；

高碳馬氏體發(fā)生分解，馬氏體中過飽和碳不斷以ε碳化物形式析出，使馬氏體碳含量降低。

產(chǎn)物：回火馬氏體。

性能：保留淬火后高硬度

 

第二類回火轉(zhuǎn)變：殘余A分解為回火M或下B，200~300℃；

淬火后的殘余奧氏體是不穩(wěn)定組織，在本階段，殘余奧氏體分解為低碳馬氏體和ε碳化物，此組織為回火馬氏體。

 

第三類回火轉(zhuǎn)變：碳化物析出與轉(zhuǎn)變，250~400℃，回火M轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餞（亞穩(wěn)碳化物轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定碳化物），；

250~400℃時，碳素鋼M中過飽和的C幾乎全部析出，將形成比ε-FeXC更穩(wěn)定的碳化物。在回火過程中除 ε-FeXC外，常見的還有兩種：一種其組成與Mn5C2相近，稱為χ碳化物，用χ-Mn5C2表示；另一種是滲碳體，稱θ碳化物，用θ-Fe3C表示。這兩種碳化物的穩(wěn)定性均高于ε-FeXC通常在MS以下回火殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)镸，然后分解為回火M，而在B轉(zhuǎn)變區(qū)回火，殘余A轉(zhuǎn)變?yōu)橄翨。

 

第四類回火轉(zhuǎn)變：回火T轉(zhuǎn)變?yōu)榛鼗餝（碳化物聚集長大，α再結(jié)晶），400~700 ℃。鐵素體發(fā)生回復(fù)和再結(jié)晶為等軸狀、碳化物球化粗大——回火索體。

主要發(fā)生如下變化：

內(nèi)應(yīng)力消除：

宏觀區(qū)域性內(nèi)應(yīng)力（工件內(nèi)外），550 ℃全部消除；

微觀區(qū)域性內(nèi)應(yīng)力（晶粒之間）， 500 ℃基本消除；

晶格彈性畸變應(yīng)力（碳過飽和）， ε轉(zhuǎn)變完即消除。（300℃馬氏體分解完畢）

回復(fù)與再結(jié)晶：　　 回火使亞結(jié)構(gòu)（位錯、孿晶）消失；板條和片狀馬氏體特征保留（回復(fù)）、消失（再結(jié)晶）。