所謂回火處理是指將經過淬火硬化或正常化處理之鋼材在浸置於一低於臨界溫度一段時間後，以一定的速率冷卻下來，以增加材料之韌性的一種處理。從冶金原理，我們知道將經過淬火及正常化處理在放回中溫浸置(時效)一段時間，可促使一部分之碳化物析出，同時有可消除一部分因急速冷卻所造成之殘留應力，因此可提高材料之韌性與柔性。顯然回火處理之效果決定於回火溫度、時間即在冷卻速率等因素。
隨著回火溫度的提高材料之強度與硬度跟著降低，然而材料之延展性卻跟著提高。材料之耐衝性在300℃回火附近會有一顯著降低現象，此現象稱之為回火脆性。由於碳原子或合金元素之析出與時間有正比的關係，隨著回火時間的延長，材料之硬度會隨著降低。
由於回火的溫度是低於相變化之臨界點，材料之強度不會與冷卻速率有關。然而由於回火脆化的原因，若材料在經過375~575℃間之冷卻速率太慢，容易有脆化的現象。這一點是在做回火處理時必須注意的。
一般填加合金元素於鋼中，主要之目的是增加鋼之硬化能力，亦即增大形成麻田散鐵之能力。由於合金元素(原子)之擴散能力較差，因此填加合金元素也就減慢了回火軟化速率。由於合金元素一般可分成兩種功用。
第一種功用為非碳化物形成用，此類合金元素以鎳、矽及錳等。由於此類元素與碳化物之形成無關，因此對回火軟化無關。此類元素所造成之硬化效果，主要是靠固溶體硬化機構所達成的。
另一類合金元素，例如鉻、鉬、鎢、釩等，由於其為碳化物形成之一份子，因此他們的擴散速率也就影響了回火軟化的速率。
前面提到過一般碳鋼及低合金鋼若從高溫回火緩慢冷卻下來經過375~575℃溫度區，會造成脆化的現象。另外我們也提到過若在300℃附近回火，亦有脆化的現象，這是由於不利之板狀碳化物析出所造成的。
鋼的回火
將已經淬火的鋼重新加熱到一定溫度，再用一定方法冷卻稱為回火。其目的是消除淬火產生的內應力，降低硬度和脆性，以取得預期的力學效能。回火分高溫回火、中溫回火和低溫回火三類。
回火多與淬火、正火配合使用。
⑴調質處理：淬火後高溫回火的熱處理方法稱為調質處理。高溫回火是指在500-650℃之間進行回火。
調質可以使鋼的效能，材質得到很大程度的調整，其強度、塑性和韌性都較好，具有良好的綜合機械效能。
⑵時效處理：為了消除精密量具或模具、零件在長期使用中尺寸、形狀發生變化，常在低溫回火後（低溫回火溫度150-250℃）精加工前，把工件重新加熱到100-150℃，保持5-20小時，這種為穩定精密製件質量的處理，稱為時效。對在低溫或動載荷條件下的鋼材構件進行時效處理，以消除殘餘應力，穩定鋼材組織和尺寸，尤為重要。
鋼回火的目的
1． 降低脆性，消除或減少內應力，鋼件淬火後存在很大內應力和脆性，如不及時回火往往會使鋼件發生變形甚至開裂。
2． 獲得工件所要求的機械效能，工件經淬火後硬度高而脆性大，為了滿足各種工件的不同效能的要求，可以通過適當回火的配合來調整硬度，減小脆性，得到所需要的韌性，塑性。
3． 穩定工件尺寸
4． 對於退火難以軟化的某些合金鋼，在淬火（或正火）後常採用高溫回火，使鋼中碳化物適當聚集，將硬度降低，以利切削加工。
回火的種類及應用
根據工件效能要求的不同，按其回火溫度的不同，可將回火分為以下幾種：
（一）低溫回火（150－250度）
低溫回火所得組織為回火馬氏體。其目的是在保持淬火鋼的高硬度和高耐磨性的前提下，降低其淬火內應力和脆性，以免使用時崩裂或過早損壞。它主要用於各種高碳的切削刃具，量具，冷沖模具，滾動軸承以及滲碳件等，回火後硬度一般為hrc58－64。
（二）中溫回火（350－500度）
中溫回火所得組織為回火屈氏體。其目的是獲得高的屈服強度，彈性極限和較高的韌性。因此，它主要用於各種彈簧和熱作模具的處理，回火後硬度一般為hrc35－50。
（三）高溫回火（500－650度）
高溫回火所得組織為回火索氏體。習慣上將淬火加高溫回火相結合的熱處理稱為調質處理，其目的是獲得強度，硬度和塑性，韌性都較好的綜合機械效能。因此，廣泛用於汽車，拖拉機，工具機等的重要結構零件，如連桿，螺栓，齒輪及軸類。
回火後硬度一般為hb200－330。
回火脆性
淬火鋼回火時,隨著回火溫度的公升高,通常其強度,硬度降低，而塑性，韌性提高。但在某些溫度範圍內回火時，鋼的衝擊韌性不僅沒有提高，反而顯著降低，這種脆化現象稱為回火脆性。 因此，一般不在 250－350度進行回火，這就是因為淬火鋼在這個溫度範圍內回火時要發生回火脆性。
這種回火脆性稱為低溫回火脆性或第一類回火脆性。 產生低溫回火脆性的原因，目前還不十分清楚。一般認為是由於碳化物以斷續的薄片狀沿馬氏體片或馬氏體條的介面析出所造成的。
這種硬而脆的薄片碳化物與馬氏體間的結合較弱，降低了馬氏體晶界處的強度，因而使衝擊韌性反而下降。
回火脆性處理
回火處理要避開幾個會產生回火脆性的溫度範圍，這些脆化溫度範圍視鋼材種類而有所不同，包括：
（1）270℃至350℃脆化（又稱低溫回火脆性或a脆性），大多數的碳鋼及低合金鋼，都在此溫度範圍內發生脆化現象；
（2）400℃至550℃脆化，通常構造用合金鋼在此溫度範圍內會產生脆化現象；
（3）475℃脆化（特別指cr含量超過13%的肥粒體系不鏽鋼）；
（4）500℃至570℃脆化，針對工具鋼或高速鋼在此溫度範圍加熱，會析出分布均勻的碳化物，產生二次硬化效果，但也易導致脆性。
回火常見問題與解決技巧
100℃熱水回火之優點
低溫回火常使用180℃至200℃左右來回火，使用油煮回火。其實若使用100℃的熱水來進行回火，會有許多優點，包括：
（1）100℃的回火可以減少磨裂的發生；
（2）100℃回火可使工件硬度稍增，改善耐磨性；
（3）100℃的熱水回火可降低急速加熱所產生裂痕的機會；
（4）進行深冷處理時，降低工件發生深冷裂痕的機率，對殘留沃斯田體有緩衝作用，增加材料強韌性；
（5）工件表面不會產生油焦，表面硬度稍低，適合磨床研磨加工，亦不會產生油煮過熱乾燒之現象。
二次硬化之高溫回火處理
對於工具鋼而言，殘留應力與殘留沃斯田體均對鋼材有著不良的影響，浴消除之就要進行高溫回火處理或低溫回火。高溫回火處理會有二次硬化現象，以skd11而言，530℃回火所得鋼材硬度較200℃低溫回火稍低，但耐熱性佳，不會產生時效變形，且能改善鋼材耐熱性，更可防止放電加工之加工變形，益處甚多。
在300℃左右進行回火處理，為何會產生脆化現象？
部分鋼材在約270℃至300℃左右進行回火處理時，會因殘留沃斯田體的分解，而在結晶粒邊界上析出碳化物，導致回火脆性。二次硬化工具鋼當加熱至500℃~600℃之間時才會引起分解，在300℃並不會引起殘留沃斯田體的分解，故無300℃脆化的現象產生。
回火產生之回火裂痕
以淬火之鋼鐵材料經回火處理時，因急冷、急熱或組織變化之故而產生之裂痕，稱之為回火裂痕。常見之高速鋼、skd11模具鋼等回火硬化鋼在高溫回火後急冷也會產生。此類鋼材在第一次淬火時產生第一次麻田散體**，回火時因淬火產生第二次麻田散體**（殘留沃斯田體**成麻田散體），而產生裂痕。
因此要防止回火裂痕，最好是自回火溫度作徐徐冷卻，同時淬火再回火的作業中，亦應避免提早提出回火再急冷的熱處理方式。
回火產生之回火脆性
可分為300℃脆性及回火徐冷脆性兩種。所謂300℃脆性係指部分鋼材在約270℃至300℃左右進行回火處理時，會因殘留沃斯田體的分解，而在結晶粒邊界上析出碳化物，導致回火脆性。所謂回火徐冷脆性係指自回火溫度（500℃~600℃）徐冷時出現之脆性，ni-cr鋼頗為顯著。
回火徐冷脆性，可自回火溫度急冷加以防止，根據多種實驗結果顯示，機械構造用合金鋼材，自回火溫度施行空冷，以10℃/min以上的冷卻速率，就不會產生回火徐冷脆性。
高週波淬火常見之問題
高週波淬火處理常見的缺陷有淬火裂痕、軟點及剝離三項。高週波淬火最忌諱加熱不均勻而產生區域性區域的過熱現象，諸如工件銳角部位、鍵槽部位、孔之周圍等均十分容易引起過熱，而導致淬火裂痕的發生，上述情形可藉由填充銅片加以降低淬火裂痕發生的可能性。另外高週波淬火工件在淬火過程不均勻，會引起工件表面硬度低的缺點，稱之為軟點，此現象系由於高週波淬火溫度不均勻、噴水孔阻塞或孔的大小與數目不當所致。
第三種會產生的缺失是表面剝離現象，主要原因為截面的硬度變化量大或硬化層太淺，因此常用預熱的方式來加深硬化層，可有效防止剝離現象。
不鏽鋼為何不能在500℃至650℃間進行回火處理？
大部分的不鏽鋼在固溶化處理後，若在475℃至500℃之間長時間持溫時，會產生硬度加大、脆性亦大增的現象，此稱之為475℃脆化，主要原因有多種說法，包括相分解、晶界上有含鉻碳化物的析出及fe-cr化合物形成等，使得常溫韌性大減，且耐蝕性亦甚差，一般不鏽鋼的熱處理應避免常時間持溫在這個溫度範圍。另外在600℃至700℃之間長時間持溫，會產生s相的析出，此s相是fe-cr金屬間化合物，不但質地硬且脆，還會將鋼材內部的鉻元素大量耗盡，使不鏽鋼的耐蝕性與韌性均降低。
為何會產生回火變形？
會產生回火變形的主要原因為回火淬火之際產生的殘留硬力或組織變化導致，亦即因回火使張應力消除而收縮、壓應力的消除而膨脹，包括回火初期析出e碳化物會有若干收縮、雪明碳鐵凝聚過程會大量收縮、殘留沃斯田鐵**成麻田散鐵會膨脹、殘留沃斯田鐵**成變韌鐵會膨脹等，導致回火後工件的變形。防止的方法包括：
（1）實施加壓回火處理；
（2）利用熱浴或空氣淬火等減少殘留應力；
（3）用機械加工方式矯正及
（4）預留變形量等方式。
回火脆性的種類
（1）270℃~350℃化：又稱為低溫回火淬性，大多發生在碳鋼及低合金鋼。
（2）400℃~550℃脆化：通常構造用合金鋼再此溫度範圍易產生脆化現象。
（3）475℃脆化：特別指cr含量超過13%的肥粒鐵系不鏽鋼，在400℃至550℃間施以回火處理時，產生硬度增加而脆化的現象，在475℃左右特別顯著。
（4）500℃~570℃脆化：常見於加工工具鋼、高速鋼等材料，在此溫度會析出碳化物，造成二次硬化，但也會導致脆性的提高。
淬火處理
淬火處理的主要目的是將鋼材急速冷卻以便獲得硬度極大的麻田散體組織。鋼的淬火處理有三個要件，缺一不可，分別是：
（1）在沃斯田體區域內加熱一段時間（即沃斯田體化）；
鋼的化學熱處理 鋼的表面淬火
鋼的表面淬火 0845562139 楊賽偉 08冶金1班 1 前言 某些機器零件在複雜應力條件下工作時，表面和心部承受不同的應力狀態，往往要求零件表面和心部具有不同的效能，為此，除了鋼的退火和正火，淬火與回火這些整體熱處理外，還發展了表面熱處理技術，其中包括只改變工件表面層組織的表面淬火工藝。2 表...
回火現象處理方法
如何預防乙炔氣割槍回火 回火是氣割作業時最容易發生的事故型別之一，是火焰進入氣割槍嘴內逆向燃燒的現象，特徵是火焰突然熄滅，槍嘴內發生急速的 嘶嘶 聲，在氣割過程中，如操作不當很可能發生回火事故，輕則損壞裝置工具，重則發生 嚴重威脅到操作人員的生命安全。回火事故存在很大的隱蔽性，對發生回火事故的原因進...
淬火廢氣處理方案
一慨述淬火，將金屬工件加熱到某一適當溫度並保持一段時間，隨即浸入淬冷介質中快速冷卻的金屬熱處理工藝。常用的淬冷介質有鹽水 水 礦物油 空氣等。淬火可以提高金屬工件的硬度及耐磨性，通過淬火與不同溫度的回火配合，可以大幅度提高金屬的強度 韌性及疲勞強度，並可獲得這些效能之間的配合，以滿足不同的使用要求。...