淬火鋼在回火時的組織轉變

淬火後鋼的組織是不穩定的，具有向穩定組織轉變的自發傾向。回火加速了自發轉變的過程。淬火鋼在回火時，隨著溫度的升高，組織轉變可分四個階段。

第一階段（80～200℃）：馬氏體分解

馬氏體內過飽和的碳原子，以ε碳化物形式析出，使馬氏體的過飽和度降低。ε碳化物是彌散度極高的薄片狀組織。這種馬氏體和ε碳化物的回火組織稱回火馬氏體。此階段鋼的淬火內應力減小，韌性改善，但硬度並未明顯降低。

第二階段（200～300℃）：殘餘奧氏體分解

在馬氏體分解的同時，降低了對殘餘奧氏體的壓力，使其轉變為下貝氏體。這個階段轉變後的組織是下貝氏體和回火馬氏體。淬火內應力進一步降低，但馬氏體分解造成硬度降低，被殘餘奧氏體分解引起的硬度升高所補償，故鋼的硬度降低並不明顯。

第三階段（300～400℃）：馬氏體分解完成和滲碳體的形成

馬氏體繼續分解，直至過飽和的碳原子幾乎全部由固溶體內析出。與此同時，ε碳化物逐漸轉變為極細的穩定碳化物Fe3C，此階段到400℃全部完成，形成尚未再結晶的針狀鐵素體和細球狀滲碳體的混合組織，稱為回火託氏體。此時鋼的淬火內應力基本消除，硬度有所降低。

第四階段（400℃以上）：固溶體的再結晶與滲碳體的聚集長大

溫度高於400℃後， 固溶體發生回覆與再結晶，同時滲碳體顆粒不斷聚集長大。 當溫度高於500℃時，形成塊狀鐵素體與球狀滲碳體的混合組織，稱為回火索氏體。鋼的硬度、強度不斷降低，但韌性卻明顯改善。

必須指出：以上四個階段是在不同溫度範圍進行的，但四個溫度範圍有交叉，所以鋼在回火以後所表現出的效能是這些變化的綜合結果。