第一阶段（200℃以下）：马氏体分解。 第二阶段（200℃～300℃）：残余奥氏体分解。
第三阶段（250℃～400℃）：碳化物的转变。形成渗碳体。 第四阶段（400℃以上）：渗碳体的聚集长大与α相的再结晶。
一般以过冷奥氏体在一定温度下等温转变时形成的主要组织，加上回火二字，命名该温度下淬火后回火得到的组织。
通常在生产上将淬火与高温回火相结合的热处理称为“调质处理”。应当指出，工件回火后的硬度主要与回火温度和回火时间有关，而与回火后的冷却速度关系不大。因此，在实际生产中回火件出炉后通常采用空冷。
回火脆性：钢在某一温度范围内回火时，其冲击韧度比较低温度回火时反而显著下降，这种脆化现象称为回火脆性。
在250～350℃温度范围内出现的回火脆性称为第一类回火脆性。这类回火脆性无论是在碳钢还是合金钢中均会出现，它与钢的成分和冷却速度无关，即使加入合金元素及回火后快冷或重新加热到比温度范围内回火，都无法避免，故又称“不可逆回火脆性”。防止的办法常常是避免在此温度范围内回火。
在500～600℃温度范围内出现的回火脆性称为第二类回火脆性，部分合金钢易产生这类回火脆性。这类回火脆性如果在回火时快冷就不会出现，另外，如果脆性已经发生，只要再加热到原来的回火温度重新回火并快冷，则可完全消除，因此这类回火脆性又称为“可逆回火脆性”。这种脆性主要发生在含Cr、Ni、Si、Mn等合金元素的结构钢中。 6.5.5 固溶处理
是指将合金加热到高温奥氏体区（1100℃左右）保温，使过剩相（碳化物）充分溶解到固溶体中后快速冷却，以得到过饱和固溶体的热处理工艺。
主要目的是改善钢或合金的塑性、韧性和抗蚀性能，消除应力与软化，为沉淀硬化处理做好准备等。
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7 元素对钢的性能影响
7.1 元素的作用
7.1.1 碳（C）：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当含碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.2%。含碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
7.1.2 硅（Si）：在炼钢过程中作为还原剂和脱氧剂，镇静钢一般含有0.15－0.3%的硅。如果钢中含硅量超过0.5-0.6%，硅就算合金元素。硅能显著提高钢的弹性极限，屈服点和抗拉强度，故广泛用于作弹簧钢。在调质结构钢中加入1－1.2%的硅，强度可提高15－20%。硅和钼、钨、铬等结合，有提高抗腐蚀性和抗氧化的作用，可制造耐热钢。含硅1－4%的低碳钢，具有极高的导磁率，用于电器工业做矽钢片。含硅量增加，会降低钢的焊接性能。 7.1.3 锰（Mn）：在炼钢过程中，锰是良好的脱氧剂和脱硫剂，一般钢中含锰0.3－0.5%。在碳素钢中加入0.7%以上时就算“锰钢”，较一般钢不但有足够的韧性，且有较高的强度和硬度，提高钢的淬性，改善钢的热加工性能，如16Mn钢比A3屈服点高40%。含锰11－14%的钢有极高的耐磨性，用于挖土机铲斗，球磨机衬板等。含锰量增高，减弱钢的抗腐蚀能力，降低焊接性能。
7.1.4 磷（P）：在一般情况下，磷是钢中有害元素，增加钢的冷脆性，使焊接性能变坏，降低塑性，使冷弯性能变坏。因此通常要求钢中含磷量小于0.045%，优质钢要求更低些。 7.1.5 硫（S）：硫在通常情况下也是有害元素。使钢产生热脆性，降低钢的延展性和韧性，在锻造和轧制时造成裂纹。硫对焊接性能也不利，降低耐腐蚀性。所以通常要求硫含量小于0.055%，优质钢要求小于0.04%。在钢中加入0.08-0.2%的硫，可以改善切削加工性，通常称易切削钢。
7.1.6 铬（Cr）：在结构钢和工具钢中，铬能显著提高强度、硬度和耐磨性，但同时降低塑性和韧性。铬又能提高钢的抗氧化性和耐腐蚀性，因而是不锈钢，耐热钢的重要合金元素。 7.1.7 镍（Ni）：镍能提高钢的强度，而又保持良好的塑性和韧性。镍对酸碱有较高的耐腐蚀能力，在高温下有防锈和耐热能力。但由于镍是较稀缺的资源，故应尽量采用其他合金元素代用镍铬钢。
7.1.8 钼（Mo）：钼能使钢的晶粒细化，提高淬透性和热强性能，在高温时保持足够的强度和抗蠕变能力(长期在高温下受到应力，发生变形，称蠕变)。结构钢中加入钼，能提高机械
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性能。还可以抑制合金钢由于火而引起的脆性。在工具钢中可提高红性。
7.1.9 钛（Ti）：钛是钢中强脱氧剂。它能使钢的内部组织致密，细化晶粒力；降低时效敏感性和冷脆性。改善焊接性能。在Cr 18 Ni 9奥氏体不锈钢中加入适当的钛，可避免晶间腐蚀。
7.1.10 钒（V）：钒是钢的优良脱氧剂。钢中加0.5％的钒可细化组织晶粒，提高强度和韧性。钒与碳形成的碳化物，在高温高压下可提高抗氢腐蚀能力。
7.1.11 钨（W）：钨熔点高，比重大，是贵生的合金元素。钨与碳形成碳化钨有很高的硬度和耐磨性。在工具钢加钨，可显著提高红硬性和热强性，作切削工具及锻模具用。 7.1.12 铌（Nb）：铌能细化晶粒和降低钢的过热敏感性及回火脆性，提高强度，但塑性和韧性有所下降。在普通低合金钢中加铌，可提高抗大气腐蚀及高温下抗氢、氮、氨腐蚀能力。铌可改善焊接性能。在奥氏体不锈钢中加铌，可防止晶间腐蚀现象。
7.1.13 钴（Co）：钴是稀有的贵重金属，多用于特殊钢和合金中，如热强钢和磁性材料。 7.1.14 铜（Cu）：能提高钢的强度和韧性，特别是大气腐蚀性能。缺点是在热加工时容易产生热脆，铜含量超过0.5%塑性显著降低。当铜含量小于0.5对焊接性无影响。 7.1.15 铝（Al）：铝是钢中常用的脱氧剂。钢中加入少量的铝，可细化晶粒，提高冲击韧性，如作深冲薄板的08Al钢。铝还具有抗氧化性和抗腐蚀性能，铝与铬、硅合用，可显著提高钢的高温不起皮性能和耐高温腐蚀的能力。铝的缺点是影响钢的热加工性能、焊接性能和切削加工性能。
7.1.16 硼（B）：钢中加入微量的硼就可改善钢的致密性和热轧性能，提高强度。 7.1.17 氮（N）：氮能提高钢的强度，低温韧性和焊接性，增加时效敏感性。
7.1.18 稀土（Xt）：稀土元素是指元素周期表中原子序数为57-71的15个镧系元素。这些元素都是金属，但他们的氧化物很象“土”，所以习惯上称稀土。钢中加入稀土，可以改变钢中夹杂物的组成、形态、分布和性质，从而改善了钢的各种性能，如韧性、焊接性，冷加工性能。在犁铧钢中加入稀土，可提高耐磨性。 7.2 合金元素对钢基本相的影响
7.2.1 强化铁素体：大多数合金元素都能溶于铁素体，引起铁素体的晶格畸变，产生固溶强化，使铁素体的强度、硬度升高，塑性、韧性下降。
7.2.2 形成碳化物：在钢中能形成碳化物的元素称为碳化物形成元素，有铁、锰、铬、钼、钨、钒等。这些元素与碳结合力较强，生成碳化物（包括合金碳化物、合金渗碳体和特殊碳化物）。合金元素与碳的结合力越强，形成的碳化物越稳定，硬度就越高。碳化物的稳定性
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越高，就越难溶于奥氏体，也越不易聚集长大。随着碳化物数量的增加，钢的硬度、强度提高，塑性、韧性下降。
7.3 合金元素对Fe-Fe3C相图的影响 7.3.1 合金元素对奥氏体相区的影响
①镍、锰等合金元素使单相奥氏体区扩大 该元素使A1线、A3线下降。若其量足够高，可使单相奥氏体扩大至常温，即可在常温下保持稳定的单相奥氏体组织（这种钢称为奥氏体钢）。
②铬、钼、钛、硅、铝等合金元素使单相奥氏体区缩小 该元素使A1线、A3线升高。当其含量足够高时，可使钢在高温与常温均保持铁素体组织，这类钢称为铁素体钢。 7.3.2 合金元素对S、E点的影响
合金元素都使Fe-Fe3C相图的S点和E点向左移，即使钢的共析含碳量和碳在奥氏体中的最大溶解度降低。若合金元素含量足够高，可以在含碳量为0.4%的钢中产生过共析组织，在含碳量为1.0%的钢中产生莱氏体。 7.3.3 合金元素对钢的热处理的影响 （1） 对钢加热时奥氏体形成的影响
①奥氏体形成速度的影响 合金钢的奥氏体形成过程基本上与碳钢相同，但由于碳化物形成元素都阻碍碳原子的扩散，因而都减缓奥氏体的形成；同时合金元素形成的碳化物比渗碳体难溶于奥氏体，溶解后也不易扩散均匀。因此要获得均匀的奥氏体，合金钢的加热温度应比碳钢高，保温时间应比碳钢长。
②对奥氏体晶粒大小的影响 由于高熔点的碳化物的细小颗粒分散在奥氏体组织中，能机械地阻碍奥氏体晶粒的长大，因此热处理时合金钢（锰钢除外）不易产生过热组织。
温度 A1Si,Ti,VCoAl,CoNi,Mn,CuMsCr,Mo,WSi,W,Mo,Cu,Ni时间Cr,V,Mn,Ca)含非碳化物形成元素(或少量)的钢Si,W,Mo,Cu,Ni时间Cr,V,Mn,Cb)含较多碳化物形成元素的钢Ni,Cu,SiAl,CoCo,AlSi,Ni,Cr,Mn温度A1Mo,W,Cr,VCrNi,Cr,W,V,Mn图6-2 合金元素对过冷A等温转变和Ms点的影响示意图 39 / 104
（2） 对过冷奥氏体的转变的影响
除钴以外，大多数合金元素都增加奥氏体的稳定性，使C曲线右移。且碳化物形成元素使珠光体和贝氏体的转变曲线分离为两个C形。
由于合金元素使C曲线右移，因而使淬火的临界冷却速度降低，提高了钢的淬透性，这样就可采用较小的冷却速度，甚至在空气中冷却就能得到马氏体，从而避免了由于冷却速度过大而引起的变形和开裂。
C曲线向右移会使钢的退火变的困难，因此合金钢往往采用等温退火使之软化。 此外，除钴、铝外，其他合金元素均使Ms点降低，残余奥氏体量增多。 （3） 对淬火钢回火的影响
合金元素固溶于马氏体中，减慢了碳的扩散，从而减慢了马氏体及残余奥氏体的分解过程，阻碍碳化物析出和聚集长大，因而在回火过程中合金钢的软化速度比碳钢慢，即合金钢具有较高的回火抗力，在较高的回火温度下仍保持较高的硬度，这一特性称为耐回火性（或回火稳定性）。也就是说，在回火温度相同时，合金钢的硬度及强度比相同含碳量的碳钢要高，或者说两种钢淬火后回火至相同硬度时，合金钢的回火温度高（内应力的消除比较彻底，因此，其塑性和韧性比碳钢亦好）。
此外，若钢中铬、钨、钼、钒等元素超过一定量时，除了提高耐回火性外，在400℃以上还会形成弥散分布的特殊碳化物，使硬度重新升高，直到500～600℃硬度达最高值，出现所谓的二次硬化现象。600℃以后硬度下降是由于这些弥散分布的碳化物聚集长大的结果。
高的耐回火性和二次硬化使合金钢在较高温度（500～600℃）仍保持高硬度，这种性能称为热硬性（或红硬性）。热硬性对高速切削刀具及热变形模具等非常重要。
合金元素对淬火钢回火后的机械性能的不利方面主要是第二类回火脆性。这种脆性主要在含铬、镍、锰、硅的调质钢中出现，而钼和钨可降低第二类回火脆性。
8 金属材料牌号的表示方法及电站常见钢号
（一） 生铁牌号
通常由两部分组成，第一部分表示产品用途、特性及工艺方法的大写汉语拼音。L表示炼钢，Z表示铸造，Q表示球墨铸铁，NM表示耐磨，TL表示脱粒，F表示钒。第二部分表示主要元素（通常为硅、碳、钒）平均含量（以千分之几计）的阿拉伯数字。 （二） 碳素钢和低合金钢牌号
通常由四部分组成，第一部分为屈服强度符号（Q）+强度值（单位MPa，第二部分为质量等级（A、B、C、D等），第三部分为脱氧方式（F—沸腾钢，b—半镇静钢，Z—镇静钢，
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