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1.4 相关基础知识
低碳钢又称软钢，含碳量从0.10%至0.30%，低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接和切削，常用於制造链条，铆钉，螺栓，轴等。碳含量低于0.25%的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经渗碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。
低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、少量硼和碳化物形成元素，则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。
而本实验使用的是低碳微合金钢，为消除变形，需要回火热处理，回火能减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件体积下降，获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。
1.4.1 淬火
钢的淬火是将钢加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却温度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。通常也将铝合金、铜合金、钛合金、钢化玻璃等材料的固溶处理或带有快速冷却过程的热处理工艺称为淬火。[12]
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高钢的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种机械零件和工具的不同使用要求。也可以通过淬火满足某些特种钢材的铁磁性、耐蚀性等特殊的物理、化学性能。
但是淬火后会使钢材硬度过高，韧性差，淬火时的快速冷却会使工件内部产生内应力，当其大到一定程度时工件便会发生扭曲变形甚至开裂。故通过淬火与不同温度的回火配合，可以大幅度提高金属的强度、韧性及疲劳强度，并可获得这些性能之间的配合（综合机械性能）以满足不同的使用要求。
1.4.2 回火
回火是把淬火后的工件重新加热到Ac1以下某一温度，经保温后空冷至室温的热处理工艺。[13] 钢铁工件在淬火后具有以下特点：①得到了马氏体、贝氏体、残余奥氏体等不平衡（即不稳定）组织。②存在较大内应力。③力学性能不能满足要求。所以针对钢的基体的淬火，淬火之后必须回火，以稳定组织与性能。钢的表面淬火只是对钢件表层进行淬火，是个例外，表面淬火之后可以进行回火，也可以不进行回火。
回火的目的是减小或消除工件在淬火时产生的内应力，降低淬火钢的脆性，使工件体积下降，获得较好的强度、韧性、塑性、弹性等综合力学性能。
（1）回火作用：
① 消除内应力 工件在淬火冷却时，会产生内应力，如果工件不进行回火，在放置或使用过程中会发生变形或突然的开裂，所以工件淬火后需要进行回火以使应力松弛或完全消除，从而降低脆性，提高韧性，防止工件变形与开裂。
② 稳定工件组织 钢在淬火后得到马氏体和残余奥氏体，都是不稳定的组织，组织转变过程中不仅会使工件的性能发生变化，而且会伴随着比容变化使工件尺寸发生变化，使其精度降低。因此，通过回火使组织稳定，以免工件在使用过程中发生组织转变。
③ 调整组织、性能 对淬火钢进行不同的回火，可以获得不同的组织和性能。因此，可根据工件性能的要求，选用适当的回火工艺。