4.钢的回火脆性
淬火钢在某些温度区间回火或从回火温度缓慢冷却通过该温度区间的脆化现象称为回火脆性。回火脆性可分为第一类回火脆性和第二类回火脆性。
（1）第一类回火脆性（低温回火脆性）
有些合金钢在250～400℃温度范围内回火后其冲击韧度显著下降，这种现象称为第一类回火脆性。
1）第一类回火脆性的特点。
① 具有不可逆性。这种回火脆性产生以后无法消除。但如果加热至400℃以上脆性便消失，再把它重新加热到250～400℃回火时，脆性也不再出现。
② 与回火后的冷却速度无关。在此温度（低温）范围内回火时，在所有的钢中总会有不同程度的脆性发生，与回火后的冷却速度无关。
③ 断口为沿晶脆性断口。当发生脆化时，断口为沿晶界脆性断口，钢强度、硬度和塑性与回火温度的关系不变。
2）第一类回火脆性的产生机理。
① 残留奥氏体转变理论。一些高碳高合金钢（如高速工具钢）淬火后常有相当数量的残留奥氏体。在250～400℃回火时，残留奥氏体沿马氏体边界转变，使钢的硬度提高，并造成马氏体条间偏聚，增加了第一类回火脆性的可能性。
② 碳化物析出理论。一般认为，在250～400℃回火时沿马氏体边界析出极细的薄片合金碳化物是产生第一类回火脆性的重要原因。
③ 杂质偏聚理论。杂质元素向马氏体条间偏聚增加了第一类回火脆性的可能性。
3）第一类回火脆性的防止方法。
① 第一类回火脆性无法消除，一般认为不在这一温度区间内回火。第一类回火脆性的严重程度与钢种有关，中、低碳高强度合金钢和弹簧钢具有明显的第一类回火脆性。为了避免第一类回火脆性，回火时应避开此温度范围，或采用等温淬火代替淬火回火工艺。对于一些模具钢零件有时为了获得好的力学性能，必须在脆化温度区回火时，可采取等温淬火工艺。
② 对于冶金质量要求较高的模具材料，可与生产企业签订合同，严格保证钢的质量，降低钢中杂质元素的含量。选材时，应尽量选用加入Al或Nb、V、Ti、Cr、Si、Mo、W等元素的材料。这些元素不仅可以细化奥氏体晶粒，而且可以调整温度范围，减轻回火脆性，保证模具热处理后在获得高强度的同时获得高韧性。(https://www.daowen.com)
高碳钢和合金工具钢低温回火后都是比较脆的，但在一般冲击试验条件下，显示不出第一类回火脆性。只有在扭转冲击试验条件下，才表现出回火脆性。实际工件的损坏形式往往有很大差别，故应根据工件实际受力情况和工件的结构、尺寸和强度进行全面考虑。例如CrWMn钢制六角螺母冷锻模在180℃回火，硬度在60HRC以上，使用中极易产生开裂，而改为260℃回火，硬度为56～58HRC，却避免了开裂现象，寿命大为提高。因此对于承受拉伸、压缩或弯曲应力的冷作模具，在选材和制订热处理工艺方案时，主要应考虑在保证适当韧性的条件下，材料应具有尽可能高的强度，而不必过多地考虑第一类回火脆性区的影响。
（2）第二类回火脆性（高温回火脆性）
有些钢种，例如锰钢、铬钢、镍钢、硅钢等在450～650℃实行高温回火时出现冲击韧度下降的现象，而且回火后的冷却速度越缓慢，脆化现象越严重，称为第二类回火脆性。这种回火脆性在500～550℃温度范围最显著。
1）第二类回火脆性的特点。
① 具有可逆性。这种回火脆性是可逆的，因为只要把高温回火后缓冷的钢件重新加热到600℃左右的温度，并随之快冷，即可显著减少或消除回火脆性。已经消除了回火脆性的钢，如果再重新加热到脆性温度区回火，然后缓慢冷却，则脆性又会出现。
② 与化学成分有关。第二类回火脆性主要与锑（Sb）、磷（P）、锡（Sn）、砷（As）等杂质在晶界上的偏聚和析出有关。钢中含有锰（Mn）、铬（Cr）、镍（Ni）等合金元素时，更容易出现第二类回火脆性。
③ 与回火后的冷却速度有关。回火保温后，缓冷出现，快冷不出现，出现脆性后可重新加热后快冷消除。
2）第二类回火脆性的产生机理
① 高温回火时，Ni、Cr、Sb、Sn、P等都向原奥氏体晶界偏聚，都集中在2～3个原子厚度的晶界上，这是产生第二类回火脆性的主要原因，回火脆性随杂质元素的增多而增大。
② Ni、Cr不仅促进杂质元素的偏聚，且本身也偏聚，从而降低了晶界的断裂强度，产生回火脆性。
3）第二类回火脆性的防止方法。
① 合金元素Mo、W能抑制杂质元素向奥氏体晶界偏聚，而且自身也不偏聚。要求较高耐回火性的模具零件宜选用含钨和钼的钢制造。回火脆性敏感的钢不宜采用高温回火。
② 采用高温形变热处理，使晶粒超细化，晶界面积增大，降低杂质元素偏聚的浓度。对于尺寸小、形状简单的零件，采用回火后快冷的方法，可防止第二类回火脆性发生。