钢的热处理.docx
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钢的热处理
钢的热处理及其质量控制
前言2
第一节铁碳合金状态图2
1.1铁碳合金的基本知识2
1.2铁碳合金状态图3
第二节钢的热处理5
2.1.钢在加热时的组织转变6
2.2钢在冷却时的组织转变6
一、过冷奥氏体的等温转变7
二、奥氏体连续冷却转变8
2.3退火与正火9
一.退火9
二、正火10
2.4钢的淬火10
一、淬火加热温度的选择10
二、淬火冷却介质10
三、淬火冷却方法11
四、钢的淬透性11
五、钢的淬硬性12
六、钢的淬火缺陷12
2.5钢的回火12
一.目的12
二.回火的分类及应用12
第三节：
钢制压力容器焊后热处理12
3.1容器及受压力元件进行焊后热处理应符合的条件。
12
3.2焊后热处理方法13
3.3电加热法14
前言
热处理是通过将钢在固态下加热到一定温度，保温一段时间，以适当方式冷却来改变其内部的组织结构，从而获得与其所需性能的操作，也是压力容器或部件清除焊接残余应力和压力容用零件、材料改善力学性能或耐蚀性能的重要手段。
所有机械零件、工具、刃具、弹簧等在服役过程中所表现出的高的强度、高的耐磨性、高的弹性、高的热硬性等，都不是材料本身就具有的，只是经过相应的热处理，才能得到所要求的性能。
产品、零件质量的优劣，使用寿命的长短，压力容器在服役过程中的安全可靠，热处理起着决定性作用。
产品零部件所需性能（强度、塑性、冲击、韧性、硬度、疲劳强度）设计选择材料热处理得到一定的金相组织结构得到相应的力学性能（强度、塑性、冲击、韧性、硬度、疲劳强度）满足产品零部件服役。
从这个链也可以了解只有热处理才能使零件材料得到一定的性能，满足使用的要求，热处理是解决产品、零件内部质量的唯一手段。
热处理质量的好坏决定产品、零件服役的成败。
因此，对压力容器制造建立热处理质量控制系统，并纳入质量保证体系的运转轨道，必将对压力容器制造质量起到重要作用。
第一节铁碳合金状态图
工业中广泛应用的钢和铸铁，虽然品种繁多。
但都是由铁和碳两种元素为主组成的合金。
因此又称为铁碳合金。
所以研究铁和碳的相互作用，以便掌握铁碳合金的成分、组织结构与性能之间的关系为基础，进行热处理及相关知识的学习。
1.1铁碳合金组织的基本知识
在铁碳合金中，根据含碳量的不同，碳可以与铁组成化合物，也可以溶解在铁中形成固溶体，或者形成化合物与固溶体的机械混合物。
因此在铁碳合金中出现以下几种基本组织。
一、铁素体：
碳溶于α-Fe晶格间隙中形成的间隙固溶体，叫铁素体，为体心立方晶格。
用符号F表示。
在727℃时，α-Fe中最大溶碳量仅为0.0218%，随着温度的降低，α-Fe中的溶碳量减少，在室温时降到0.006%，由于铁素体的含碳量低，既有良好的塑性和韧性，较低的强度和硬度。
二、奥氏体：
碳在γ-Fe中形成的间隙固溶体称奥氏体。
常用符号A表示，为面心立方晶格。
奥氏体的溶碳能力强，在1148℃时溶碳量可达2.11%，随着温度的降低，碳的溶解度逐渐减少，在727℃时，溶碳量为0.77%，由于含碳量较多，所以奥氏体的强度硬度较铁素体高，但奥氏体是单一的固溶体，塑性良好，抗力较低，绝大多数钢种在高温下加工和热处理时都在奥氏体区进行。
三、渗碳体：
当碳的含量超过碳化物的溶解度时，多余的碳就会和铁以一定的比例化合形成Fe3C称为渗碳体，其含碳量为6.69%。
渗碳体具有复杂的晶格，它的硬度很高（HB800），而塑性、韧性几乎等于零，脆性很大。
渗碳体以不同的大小、形状与分布于钢的组织中时，钢的性能受到很大的影响。
四、珠光体：
铁素体和渗碳体组成的机械混合物，称为珠光体。
用符号P表示。
珠光体是奥氏体在冷却过程中，于727℃的恒温下共析转变得到的产物。
因此它在727℃以下，珠光体的平均含碳量为0.77%，机械性能介于铁素体与渗碳体之间。
强度较高，硬度适中。
有一定的塑性，显微组织是铁素体与渗碳体一层层交替相隔，成片状排列。
五、莱氏体：
含碳量为4.3%的铁碳合金，在1148℃时从液体中结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物。
称为莱氏体。
用符号Ld表示。
由于奥氏体在727℃时转变为珠光体。
所以在室温时有珠光体和渗碳体组成。
在727℃以上的莱氏体称为高温莱氏体，莱氏体的硬度很高，塑性很差。
以上是铁碳合金中的五种基本组织，铁素体、奥氏体和渗碳体都是单相组织。
珠光体和莱氏体是基本相的机械混合成的多相组织。
1.2铁碳合金状态图
铁碳合金状态图是表示在极其缓慢的加热（或极其缓慢的冷却）条件下，以不同成分的铁碳合金在不同温度时所具有的状态或组织图形。
铁碳合金状态图
实际应用铁碳状态图的含碳量0～6.69%，实际上是Fe-Fe3C状态图。
为了叙述简便又不影响实际生产中绝大多数钢种的热处理及热加工工艺问题分析，将液体合金由α-Fe和δ-Fe向γ-Fe的转变和在910℃时γ相中析出铁素体的转变（左下角）简化省略。
一、Fe-Fe3C状态图中的特性线时各类不同成分的合金，具有相同意义的临界点的连接线。
其物理意义如下：
（1）ACD线，即液相线。
此线以上全部是液体，用L表示，在AC以下结晶出奥氏体，在CD线以下结晶出渗碳体。
（2）AECF线为固相线，冷却到此线以下全部结晶为固体。
在液相线和固相线之间为液体和固体并存。
称为结晶区。
AEC区域存在液体和奥氏体，DCF区域为液体和渗碳体。
（3）GS线，含碳量小于0.77%的各成分的铁碳合金，在缓慢冷却时，从奥氏体中析出铁素体的开始线，用A3表示，也是加热时铁素体转变为奥氏体的起始线。
（4）ES线：
是碳在γ-Fe中溶解度随温度变化的曲线，用Acm表示。
（5）ECF线，为共晶转变线，为共晶转变线，合金冷却到此线时（1148℃）都要发生共晶转变，同时结晶出奥氏体和渗碳体的机械混合物（莱氏体）。
（6）PSK线为共析转变线，合金冷却到此先发生共析反应，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的机械混合物（珠光体）用A1表示。
状态图中的点线含义，几个临界点的温度、成分及其意义如表所示
点的符号
温度
含碳量
说明
A
1538
0
纯铁的熔点
C
1148
4.3
共晶点LA+Fe3C
D
1227
6.69
渗碳体的熔点
E
1148
2.11
碳在γ-Fe中的最大溶解度
G
912
0
纯铁的同素异构转变点α-Feγ-Fe
S
727
0.77
共析点AF+Fe3C
二、铁碳合金的分类，根据组织转变的特点及室温组织在Fe—Fe3C图中的位置可分为以下几种钢和铸铁。
（1）钢：
含碳量小于2.11%的铁碳合金叫钢，根据其含碳量及室温组织的不同又分为：
亚共析钢（含碳量小于0.77%），共析钢（含碳量为0.77%），共析钢（含碳量大于0.77%）。
（2）白口铸铁：
含碳量从2.11%到6.67%之间的铁碳合金叫白口铸铁，根据含碳量及室温组织的不同又可以分为亚共晶白口铸铁（含碳量小于4.3%）、共晶白口铸铁（含碳量等于4.3%）、过共晶白口铸铁（含碳量大于4.3%）。
三、典型铁碳合金结晶过程分析（参照前面的铁碳状态图）
（1）共析钢：
图中1-1中合金
为共析钢结晶过程。
示意图，处于液体状态合金冷却到了AC线至点1时开始结晶，自液体中析出奥氏体，随温度降低，当冷至2点时，液体全部凝固为共析成分的奥氏体，在2~3点之间冷却时，没有组织变化，当冷却到共析点3时，即发生共析转变。
形成珠光体。
（2）亚共析钢的结晶过程，图1-1中合金②为亚共析钢的结晶过程，在1点时开始结晶，自液体中结晶出奥氏体到2点结晶完毕，2-3点之间合金为单一的奥氏体组织。
当合金冷却到与GS线相交的3点时，奥氏体中开始析出铁素体。
由于铁素体中的含碳量很低，这时合金中的碳将向奥氏体中集中，随着温度的降低，析出的铁素体量开始增多，剩余的奥氏体量减少，奥氏体中的含碳量相应沿GS线增加，在3点和4点之间，合金②由铁素体和奥氏体构成。
当温度降到PS线相交到4点时，剩余奥氏体中的含碳量达到0.77%，因此剩余的奥氏体发生共析反应，转变为珠光体，4点一下至室温，合金组织不再发生变化，所有亚共析钢在室温以下的组织都是由珠光体和奥氏体构成。
在含碳量不同时，只是珠光体和铁素体的相对比例不同，含碳量越高，转变产物中珠光体数量也越多。
（3）过共析钢：
（C含碳量从0.77%~2.11%）图中合金
的结晶示意图。
合金由液态冷却到1点时，开始结晶出奥氏体，到了2点结晶完毕，2点至3点之间的合金为单一的奥氏体组织状态，当合金
冷却与ES相交的3点时，这时奥氏体中的含碳量达到饱和，继续冷却时，由于碳在奥氏体中的溶解度减少。
就从奥氏体中析出二次渗碳体（Fe3C），呈网状沿奥氏体晶界分布。
当继续冷却析出二次渗碳体的数量增多，剩余奥氏体中的含碳量降低，随着温度的降低，奥氏体中的含碳量沿ES线发生变化。
在3点与4点之间合金
由奥氏体和渗碳体组成，当温度降到PSK线相交的4点时，剩余奥氏体中的含碳量达到0.77%，于是发生共析转变成珠光体。
4点以下至室温，合金组织不再发生，最后得到珠光体和二次渗碳体，所有过共析钢的结晶过程均与合金
相似，由于含碳量不同，二次渗碳体和珠光体量有所不同，钢中含碳量越多，二次渗碳体也越多。
四、含碳量对铁碳合金组织性能的影响
影响铁碳合金的组织和性能的主要元素是碳，碳除了部分溶于铁中形成固溶体以外，其余的以渗碳体的形式存在于铁碳合金中。
随着含碳量的增加，渗碳体数量相应增加，而且渗碳体的形态和分布情况也有所变化，从而使铁碳合金的组织和性能发生变化。
（1）含碳量对钢组织的影响
随着含碳量的增加：
在亚共析钢中珠光体数量逐渐增多，铁素体数量逐渐减少。
到共析钢时，其显微组织中全部是珠光体。
含碳量超过0.77%的过共析钢时，则珠光体有所减少。
而二次渗碳体逐渐增加，从而说明了组织随含碳量的渗碳体的改变而改变的规律。
（2）含碳量对钢性能的影响
在铁碳合金中，铁素体具有良好的塑性和韧性，强度和硬度较低。
渗碳体是硬而较脆的化合物。
珠光体是由渗碳体和铁素体组成的机械化合物。
其强度和硬度较高，而塑韧性较差。
当钢中含碳量小于0.9%时，随着钢中的含碳量的增加，钢的强度、硬度直线上升，而塑韧性不断下降，当钢中含碳量大于0.9%时，因网状渗碳体的存在，除硬度继续上升外，塑性、韧性进一步降低，而强度也明显下降。
为保证工业用钢具有足够的强度，并具有一定的塑韧性，钢种的含碳量一般不超过1.3～1.4%.
五、Fe-Fe3C状态图的应用
（1）在铸造方面的应用：
根据Fe-Fe3C状态图的液相线（ACD线）可以找出不同的成分合金的熔点从而确定适应的熔化、浇注温度。
（2）在锻造方面的应用：
钢处于奥氏体状态时温度较低，塑性较好，便于塑性变形。
因此，钢材的轧制和锻造的温度范围必须选择在Fe-Fe3C状态途中均匀单一的奥氏体区域。
（3）在焊接方面的应用：
焊接时，从焊缝到母材各区域的加热温度是不同的，由Fe-Fe3C状态图可知在不同的加热温度下，会获得不同的组织，在随后的冷却中也就会出现不同的组织和性能。
以此在焊接后可采用不同的热处理方法，以改善焊接接头的性能。
（4）在热处理方面的应用：
热处理与Fe-Fe3C状态图有着更紧密的关系，根据对材料性能要求的不同，各种热处理方法，温度的选择都可以参考Fe-Fe3C状态图。
第二节钢的热处理
根据作用要求和工艺不同，钢的的热处理方法可分为退火、正火、淬火、回火及化学热处理等五种基本方法。
热处理工艺曲线。
各种热处理工艺过程都包括加热、保温和冷却三个阶段。
通常可用温度、时间座标图形表示，称为热处理工艺曲线。
2.1.钢在加热时的组织转变
有铁碳状态图可知，A1、A3、Acm是在极其缓慢的加热时的组织转变温度。
而实际生产中并不如此，实际发生的温度和状态图中的温度（临界点）有一定的偏离，通常把加热时的临界点称为Ac1、Ac3、Accm、冷却时的临界点表示为Ar1、Ar3、Arcm。
一、钢在加热时奥氏体的形成。
以共析钢为例子，当加热至Ac1以上时，珠光体转变为奥氏体，转变过程分以下三个步骤。
1.奥氏体晶核产生。
在铁素体与渗碳体的交界处原子排列比较紊乱。
交界处首先形成奥氏体晶核，并长大。
通过原子的不断扩散，晶核附近的珠光体逐渐转变为奥氏体。
奥氏体不断长大。
2.剩余的渗碳体向奥氏体中继续溶解。
由于渗碳体晶体的构造与含碳量都与奥氏体差别很大，所以渗碳体向奥氏体的转变落后于铁素体的转变。
残留的渗碳体需要一定时间（保温时间）全部向奥氏体溶解。
3.奥氏体均匀化，在钢中形成奥氏体晶粒中，原来是渗碳体片层的地方，比原来是铁素体片层的地方浓度高，碳原子经过一定时间（保温时间）的扩散，最后才能得到成分均匀的奥氏体。
综上所述，钢的加热是为了获得奥氏体。
同时需要一定的保温时间，不仅是为了使工件热透而是为了获得成分均匀的奥氏体晶粒，以便冷却时得到良好的组织和性能。
二、奥氏体晶粒的长大
热处理时，提高加热温度能加速奥氏体的形成和均匀化的过程。
但是在较高温下，加热或进行长时间保温，奥氏体晶粒容易长大，高温下原子扩散速度快，相邻晶粒相互吞并，晶粒随之长大到粗大，使钢件冷却后的机械性能变差，特别是冲击韧性变坏。
在淬火冷却过程中易产生变形和开裂。
热处理加热保温是为了获得成分均匀、细而均匀的奥氏体晶粒。
将钢加热到930℃的奥氏体晶粒度分为八级，一般认为1~4级为粗晶粒，5~8级为细晶粒。
2.2钢在冷却时的组织转变
同样的钢加热条件相同（奥氏体化相同）时，由于冷却不同使它们在性能上明显的差别。
如45#钢制造的直径为15mm的轴，经840℃加热保温后，在空气中冷却，其表面硬度HB≤209.在油中冷却表面硬度可达HRC45左右（HB422），如在水中冷却表面硬度可达HRC55左右。
钢经加热获得奥氏体组织后，在不同条件下冷却可是刚获得不同的机械性能，因此必须了解奥氏体在冷却过程中的变化规律。
在热处理工艺中常采用等温冷却和连续冷却方式。
一、过冷奥氏体的等温转变
奥氏体在临界温度A1以下是不稳定的，要发生转变，但不是立即转变，在转变前要停留一段时间称为孕育期。
A1以下温度暂时存在处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体。
过冷奥氏体在不同温度保持恒温等温转变将获得不同的组织和性能。
1.等温转变曲线。
（以共析钢为例）
全面反映过冷奥氏体的转变温度与转产物之间的关系图形称为奥氏体等温转变曲线。
由于曲线形状与C字相似，故又称C曲线。
A1为奥氏体向珠光体转变的临界温度，aa’线为过冷奥氏体转变开始温度线。
其左上方是过冷奥氏体区。
bb’线是过冷奥氏体转变终了线，其右上方转变已经完成，是转变产物区，aa’线与bb’线之间是过冷奥氏体与转变产物共存的过渡区。
水平线MS为过冷奥氏体转变为马氏体的开始转变温度线约为230℃，水平线MF为转变为马氏体的终止温度约-50。
由图可见，在C曲线拐弯的鼻尖（约为550℃）孕育期最短，奥氏体最不稳定，容易分解。
2.过冷奥氏体等温转变的组织和性能
奥氏体等温转变温度不同，转变产物不同，在MS水平线以上，可发生以下两种类型的转变。
珠光体转变在A1—550℃温度范围内，奥氏体等温分解为铁素体和渗碳体的片层状混合物，及奥氏体向珠光体转变：
等温转变的温度越低，形成的铁素体和渗碳体片层越细。
不同温度下进行等温转变的产物名称组织硬度如下：
等温转变温度
所得到的组织及其特点
硬度
A1~650℃
粗片状的珠光体，称为珠光体，用字母P表示
HRC＜25
650℃~600℃
细片状的珠光体，称为索氏体，用字母S表示
HRC25~35
600℃~550℃
极细片状的珠光体，称为屈氏体，用字母T表示
HRC35~40
随着珠光体内渗碳体和铁素体片层界面越多，塑性变形抗力越大，因此强度、硬度越高。
贝氏体转变，在550℃－Ms温度范围内，因转变温度较低原子活动能力较差，过冷奥氏体虽然仍分解成渗碳体和铁素体的机械混合物，但铁素体中的溶解碳超过了正常的溶解度，得到含碳量有一定过饱和程度的铁素体和极分散的渗碳体所组成的机械混合物。
称为贝氏体。
用符号B表示，通常把550～350℃范围内形成的贝氏体称为上贝氏体，成羽毛状的组织。
硬度约为HRC40-45，强度较低，塑韧性较差。
350℃－Ms范围内形成的贝氏体成为下贝氏体，成黑针状组织，硬度约为HRC45-55，具有较高的强度和较好的塑韧性。
亚共析钢比共析钢增加先析出铁素体的转变过程，过共析钢则增加析出二次渗碳体的转变过程。
二、奥氏体连续冷却转变
将奥氏体在温度连续下降的过程中发生的转变，称为过冷奥氏体的连续冷却转变，因为连续冷却转变曲线的测量较为困难，故常用C曲线近似地分析连续冷却转变过程。
1.冷却速度对奥氏体产物的影响，以共析钢为例把代表不同冷却速度曲线（V1，V2······）叠画在C曲线上，根据冷却速度与C曲线相交的位置，便可大致估计得到什么样的组织。
图中V1冷却速度相当于随炉冷却（10℃/分），它与C曲线相交与上部，故得到转变产物为珠光体。
V2相当于在空气中冷却（10℃/秒），与C曲线相交与较低的位置，其产物为索氏体。
V3相当于在油中冷却（150℃/秒），它与C曲线开始转变线相交，一部分过冷奥氏体分解为屈氏体，但V3没有与C曲线终了线相交，另一部分过冷奥氏体来不及分解，但被过冷到MS以下，转变为马氏体。
冷却后的组织是屈氏体和马氏体组织。
V4相当于在水中冷却，它不与C曲线的开始转变线相交，表明冷却快，过冷奥氏体来不及分解，被冷却到MS线以下转变为马氏体。
V临恰好与C曲线相切，是奥氏体不发生分解，而全部过冷到MS以下温度向马氏体转变的最小冷却速度称为临界冷却速度。
只要冷却速度大与V临就能得到马氏体，钢的组织中就没有珠光体。
2.马氏体转变
当冷却速度大于V临时，奥氏体很快冷却到MS以下，γ-Fe晶格迅速向α-Fe晶格转变，但由于温度较低，钢中碳原子完全失去扩散能力。
被迫全部留在α-Fe晶格中，大大超过了碳在α-Fe中的溶解度，这种碳原子溶于α-Fe中的过饱和固溶体称为马氏体。
马氏体转变的特点：
（1）、马氏体转变是在一定的温度范围内（MS-Mf）连续冷却时进行的。
（2）、马氏体的数量随着温度的下降而增多。
如冷却在中途停止，奥氏体向马氏体的转变也停止。
（3）、马氏体的转变速度很快，马氏体的比容比奥氏体的比容大，转变时体积发生膨胀，会产生很大的应力。
（4）、转变的不完全性，即冷却到Mf以下还会有少量的奥氏体存在。
未发生马氏体转变的奥氏体称为参与奥氏体。
2.3退火与正火
一.退火
将钢加热到一定温度，保温一段时间，然后缓慢地（随炉冷却）冷却到室温，这一热处理过程称为退火。
是为了获得接近平衡状态的组织。
退火的目的：
降低钢的硬度，提高塑性，能利于切削加工及冷变形加工。
细化晶粒，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能，为以后的热处理做准备。
消除钢种的残余内应力，以防止变形和开裂。
按退火的目的不同可分为：
扩散退火、完全退火、球化退火、消应力退火等。
1.扩散退火：
在高合金铸锭和大型铸件中不同程度的偏析是难免的，利用扩散退火消除或改善化学成分的不均匀性。
由于温度越高，原子越易扩散，扩散退火
温度根据偏析程度进行选择，通常多压Ac3或Acm以上150-300℃范围内（1100-1200℃）加热。
保温时间根据厚度以25mm1小时估算。
一般为10-20小时。
由于温度高保温时间长，易引起晶粒的显著粗化，故在扩散退火后，一般应再进行完全退火或正火细化晶粒改善组织。
2.完全退火，是将亚共析钢加热到Ac3以上，保温一定时间使之完全奥氏体化，然后缓慢冷却。
后得组织基本上接近平衡状态的组织。
加热温度理论上碳钢的加热温度≈Ac3+30～50℃
合金钢的加热温度≈Ac3+50～70℃
实际生产中多为Ac3以上50～80℃、70～100℃
保温时间可按有效厚度每毫米保温1.5～2.5分钟估算。
冷却为了缩短处理时间及增加炉子利用率，一般缓冷至500～600℃以下出炉。
3.球化退火。
用于共析钢和过共析钢，主要为了使钢中的片状碳化物（Fe3C）通过退火成为球状（颗粒状）。
由此其硬度也不超过HB200左右，易于切削加工。
奥氏体化时颗粒状的碳化物易于溶解。
得到均匀的细小的碳化物颗粒。
由此淬火时不易出现变形和裂纹，也提高工件的耐磨性。
球化加热温度。
一般为Ac1以上30℃左右，对于某些过剩碳化物较多的，难以溶解的合金钢在Ac1以上50℃。
保温时间稍长于完全退火时间。
球化退火方法根据钢中碳化物的情况及工件大小装炉量可进行：
1、缓冷球化退火法，2、等温球化退火，3、周期球化退火。
对于网状碳化物存在的钢，在球化退火前进行正火。
退火冷却，在连续冷却时一般推荐20～50℃/小时。
4.消除应力退火（又称低温退火）将钢加热到略低于A1的一定温度（一般取500～650℃）经保温后缓慢冷却的退火方法。
在去应力退火过程中，钢的组织不发生变化，只有除内应力。
零件中存在的内应力是十分有害的。
如不及时消除，将使零件在加工及使用过程中发生变形，影响工件的精度，此外它降低材料的力学性能。
内应力与外加的载荷叠加在一起在一定程度上发生意外的断裂。
因此锻造件、铸造件、焊接件精度要求高的切削加工件应采用消除应力退火。
二、正火
将钢加热到Ac3或Acm以上30～50℃保温一定时间随后在空气中冷却的热处理工艺成为正火。
正火与退火的目的基本相同，但正火的冷却速度比退火的稍快，故正火钢的组织比较细，它的强度和硬度比退火高。
正火可消除共析钢中的网状渗碳体。
当机械性能要求不高的普通结构零件可用正火作为最终热处理。
所以大量的材料经过正火后都可以消除内应力和细化晶粒，具有较好的综合机械性能，因此许多锅炉压力容器用钢板都是以正火态供货。
2.4钢的淬火
将钢加热到临界温度（AC3或AC1）以上的适当温度经保温后，快速冷却（达到或大于临界冷却速度），以获得马氏体组织的热处理工艺，成为淬火。
应当指示，对于大多数工件来说，淬火后马氏体的性能满足使用要求，淬火后必须配以适当的回火，获得马氏体组织是为工件最终的热处理（回火）作准备。
淬火的目的是为了强化工件充分发挥材料的潜力。
一、淬火加热温度的选择
钢的淬火加热温度可以根据Fe-Fe3C状态图来选择。
亚共析钢：
淬火加热温度在Ac3以上30～50℃，这是为了获得均匀细小的奥氏体晶粒。
淬火后获得细小的马氏体组织。
如果加热温度过高则引起奥氏体晶粒粗大，淬火后马氏体组织粗大使钢件的性能严重脆化。
若加热温度过低（Ac1～Ac3之间）淬火组织中出现铁素体造成钢件硬度不足。
过共析钢：
淬火加热温度在Ac1以上30～50℃这时是细小的奥氏体和粒状的渗碳体。
淬火后可得到马氏体及粒状的渗碳体组织。
由高硬度的渗碳体存在，可增加钢的耐磨性。
如果加热温度选择在ACCM以上，得到粗化晶粒的奥氏体。
淬火后得粗针状马氏体，增加钢的脆性。
而且残留奥氏体量增多，降低钢的硬度和耐磨性。
温度高也引起氧化脱碳，也增加了淬火的应力，增加了工件的淬火变形和开裂倾向。
因此淬火温度不宜过高。
二、淬火冷却介质
淬火后要求得到马氏体组织，因此淬火冷缺速度必须大于临界冷缺速度，但是冷却过快，工件的体积收缩转变都很激烈，将引起很大的内应力。
易引起工件的变形和开裂。
因此选择冷却介质时，既要保证得到马氏体组织，又要尽量减少淬火应力，才能保证热处理质量。
根据碳钢奥氏体等温度转变曲线可知，为了避免珠光体转变。
在C曲线鼻尖附近（550℃左右）要快冷。
而在650℃以上或400℃以下温度范围，并不需要快冷。
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