质的化学成分和性质，使之对工件不发生氧化与脱碳反应，如采用可控气氛、氮基气氛等；第二类是工件表面进行涂层保护和真实加热。
三、硬度不足和软点
钢件淬火后硬度达不到技术要求，称为硬度不足。加热温度过低或保温时间过短；淬火介质冷却能力不够，工件表面氧化脱碳等，均容易使工件淬火后达不到要求的硬度值。钢件淬火硬化后，其表面存在硬度偏低的局部小区域，这种小区域称为软点。
工件产生硬度不足和大量的软点时，可在退火或正火后，重新进行正确的淬火，即可消除硬度不足和大量的软点。
四、变形和开裂
变形是淬火时工件产生形状或尺寸偏差的现象。开裂是淬火时工件产生裂纹的现象。工件产生变形与开裂的主要原因，都是由于热处理过程中工件内部存在着较大的内应力造成的。
热应力是指工件加热和（或）冷却时，由于不同部位出现温差而导致热胀和（或）冷缩不均所产生的应力。相变应力是热处理过程中，因工件不同部位组织转变不同步而产生的内应力。
工件在淬火时，热应力和相变应力同时存在，这两种应力总称为淬火应力。当淬火应力大于钢的屈服点时，工件就会发生变形；当淬火应力大于钢的抗拉强度时，工件就会产生开裂。
为减少工件淬火时产生变形和开裂的现象，可以从两个方面采取措施：第一，淬火时正确编制加热温度、保温时间和冷却方式，可以有效地减少工件变形和开裂现象，第二，淬火后及时进行回火处理。
2．5 回 火
回火是指工件淬硬后，加热到AC1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺。淬火钢的组织主要由马氏体和少量残余奥氏体组成（有时还有未溶碳化物），其内部存在很大的内应力，脆性大，韧性低，一般都不能直接使用，如不及时消除，将会引起工件的变形，甚至开裂。回火是紧接淬火之后进行的，通常也都是零件进行热处理的最后一道
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工序。其目的是消除和减小内应力，稳定组织，调整性能，以获得强度和韧性之间较好的配合。
2.5.1 钢在回火时组织和性能的变化
工件淬火之后，其中的马氏体与残余奥氏体都是不稳定组织，它们有自发向稳定组织转变的趋势，如马氏体中过饱和的碳要析出、残余奥氏体要分解等。为了促进这种转变可进行回火。回火是一个由非平衡组织向平衡组织转变的过程，这个过程是依靠原子的迁移和扩散进行的。回火温度越高，扩散速度就越快；反之，扩散速度就越慢。
随着回火温度的升高，淬火组织将发生一系列变化。根据组织转变的情况，回火一般分为四个阶段：马氏体分解、残余奥氏体分解、碳化物转变、碳化物的聚集长大和铁素体的再结晶。
一、回火第一阶段（≤200℃）－马氏体分解
在80℃以下温度回火时，淬火钢没有明显的组织转变，此时只发生马氏体中碳的偏聚，而没有开始分解。在80～200℃回火时，马氏体开始分解，析出极细微的碳化物，使马氏体中的碳的质量分数降低。
在这一阶段中，由于回火温度较，马氏体中仅析出了一部分过饱和的碳原子，所以它仍是碳在α－Fe中的过饱和固溶体。析出的极细微碳化物，均匀分布在马氏体基体上。这种过饱和度较低的马氏体和极细微碳化物的混合组织称为回火马氏体。
二、回火第二阶段（200～300℃）－残余奥氏体分解
当温度升至200～300℃时，马氏体分解继续进行，但占主导地位的转变已是残余奥氏体的分解过程了。残余奥氏体分解是通过碳原子的扩散先形成偏聚区，进而分解为α相和碳化物的混合组织，即形成下贝氏体。此阶段钢的硬度没有明显降低。
三、回火第三阶段（250～400℃）－碳化物转变
在此温度范围，由于温度较高，碳原子的放散能力较强，铁原子也恢复了扩散能力，马氏体分解和残余奥氏体分解析出的过渡碳化物将转变为较稳定的渗碳体。随着碳化物的析出和转变，马氏体中碳的质量分数不断降低，马氏体的晶格畸变消失，马氏体转变为铁素体，得到铁素体基体内分布着细小粒状（或片状）渗碳体组织，该组织称为回火托氏体。此阶段淬
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火应力基本消除，硬度有所下降，塑性、韧性得到提高。
四、回火第四阶段（>400℃）－碳化物的聚集长大和铁素体的再结晶 由于回火温度已经很高，碳原子和铁原子均具有较强的扩散能力，第三阶段形成的渗碳体薄片将不断球化并长大。在500～600℃以上时，α相逐渐发生再结晶，使铁素体形态失去原来的板条状或片状，而形成多边形晶粒。此时组织为铁素体基体上分布着粒状碳化物，该组织称为回火索氏体。回火索氏体具有良好的综合力学性能。此阶段内应力和晶格畸变完全消除。
由图2-10可见，淬火钢随回火温度的升高，强度、硬度降低而塑性与韧性提高。
2.5.3 回火方法及其应用
回火是最终热处理。根据钢在回火后组织和性能的不同，按回火温度范围可将回火分为三种：低温回火、中温回火和高温回火。
一、低温回火
低温回火温度范围是250℃以下。经低温回火后组织为回火马氏体，保持了淬火组织的高硬度和耐磨性，降低了淬火应力，减小了钢的脆性。低温回火后硬度一般为58～62HRC。低温回火主要用于高碳钢、合金工具钢制造的刃具、量具、冷作模具、滚动轴承及渗碳件、表面淬火件等。
二、中温回火
中温回火温度范围是250～500℃。淬火钢经中温回火后组织为回火托氏体，大大降低了淬火应力，使工件获得了高的弹性极限和屈服强度，并具有一定的韧性。中温回火后硬度为35～50HRC。中温回火主要用于处理弹性元件，如各种卷簧、板簧、弹簧钢丝等。有些受小能量多次冲击载荷的
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结构件，为了提高强度，增加小能量多冲抗力，也采用中温回火。
三、高温回火
高温回火温度范围是500℃以上。淬火钢经高温回火后组织为回火索氏体，淬火应力可完全消除，强度较高，有良好的塑性和韧性，即具有良好的综合力学性能。高温回火后硬度为24～38HRC。工件淬火加高温回火的复合热处理工艺又称为调质处理。高温回火主要用于处理轴类、连杆、螺栓、齿轮等工件。
调质处理可作为最终热处理，但由于调质处理后钢的硬度不高，便于切削加工，并能得到较好的表面质量，故也作为表面淬火和化学热处理的预备热处理。
2.6 钢的表面热处理与化学热处理
在生产中有些零件，如齿轮、花键轴、活塞销等，要求表面具有高硬度和耐磨性，心部具有一定的强度和足够的韧性。在这种情况下，要达到上述要求，如果只从材料方面去解决是很困难的。如选用高碳钢，淬火后硬度虽然很高，但心部韧性不足；如采用低碳钢，虽然心部韧性好，但表面硬度低、耐磨性差。这时就需要对零件进行表面热处理或化学热处理，以满足上述要求。 2.6.1 钢的表面热处理
表面热处理是为改变工件表面的组织和性能，仅对其表面进行热处理的工艺。表面淬火是最常用的表面热处理。
表面淬火是指仅对工件表层进行淬火的工艺，其目的是使工件表面获得高硬度和耐磨性，而心部保持较好的塑性和韧性，以提高其在扭转、弯曲等交变载荷或在摩擦、冲击、接触应力大等工作条件下的使用寿命。它不改变工件表面化学成分，而是采用快速加热方式，使工件表层迅速奥氏体化，使心部仍处于临界点以下，并随之淬火，使表层硬化。依加热方法的不同，表面淬火方法主要有：感应加热表面淬火、火焰加热表面淬火、电接触加热表面淬火及电解液加热表面淬火等。目前生产中应用最多的是感应加热表面淬火和火焰加热表面淬火。
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一、感应加热表面淬火
利用感应电流通过工件所产生的热效应，使工件表层、局部或表面加热并进行快速冷却的淬火工艺，称为感应加热表面淬火。
1、感应加热的基本原理
一个线圈通以交流电，就会在线圈内部和周围产生一交变磁场。如将工件置于此交变磁场中，工件中将产生一交变感应电流，其频率与线圈中电流频率相同，在工件中形成一闭合回路，称为涡流在工件内的分布是不均匀的，表面密度大，心部密度小。通入线圈的电流频率越高，涡流就越集中于工作的表层，这种现象称为集肤效应。依靠感应电流的热效应，使工件表层在几秒钟内快速加热到淬火温度，然后迅速冷却，使工件表面层淬硬，这就是感应加热表面淬火的基本原理，如图2-11所示。
2、感应加热表面淬火的特点
感应加热表面淬火与普通加热淬火相比有如下特点：
（1）加热时间短，工件基本无氧化、脱碳，且变形小。奥氏体晶粒细小，淬火后获得细小马氏体组织，使表层比一般淬火硬度高2～3HRC，且脆性较低。表面淬火后，在淬硬的表面层中存在较大的残余压应力，提高了工件的疲劳强度。
（2）加热速度快，热效率高，生产率高，易实现机械化、自动化，适于大批生产。
（3）感应加热设备投资大，维修调试比较困难。 3、感应加热表面淬火的应用
感应加热表面淬火主要用于中碳钢和中碳低合金钢制造的中小型工件的成批生产。淬火时工件表面加热深度主要取决于电流频率。生产上通过选择不同的电流频率来达到不同要求的淬硬层深度。
根据电流频率不同，感应加热表面淬火分为三类：高频加热、中频加热
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