回火是指将淬火或者正火后的铸钢件加热到低于临界点Ac1的某一选定温度，保温一段时间后，以适当的速率冷却的热处理工艺。回火热处理可以是淬火或者正火后得到的不稳定组织转变为稳定组织，消除应力以及提高铸钢件的塑性和韧性。通常，淬火加高温回火处理的热处理工艺成为调质处理。淬火后的铸钢件必须及时进行回火，而正火后的铸钢件在必要的时候才予以回火处理。
回火后铸钢件的性能取决于回火温度、时间及次数。随时回火温度的提高和保温时间的延长，除了使铸钢件的淬火应力消除以外，还能使不稳定的淬火马氏体转变为回火马氏体、托氏体或者索氏体，合金钢铸件，从而使铸钢件的强度和硬度降低、塑性显著地提高。对于一些有强烈形成碳化物的合金元素（如铬、钼、钒和钨等）的中合金钢，在400℃-500℃回火的时候出现硬度升高、韧性下降的现象。这种现象称为二次硬化，即回火状态铸钢的硬度达到大值。在实际生产中，有二次硬化特性的中合金铸钢需要进行多次回火处理。
耐磨铸钢件的热处理
耐磨高锰钢铸件的沉淀强化热处理
耐磨高锰钢沉淀强化热处理，是指在加入适量碳化物形成元素（如钼、钨、钒、钛、铌和铬）的基础上，通过热处理的方式在高锰钢中得到一定数量和大小的弥散分布的碳化物第二相质点。这种热处理可以强化奥氏体基体、提高高锰钢的耐磨性能。
耐磨中铬钢铸件的热处理
耐磨中铬钢铸件的热处理的目的，是得到高强韧性和高硬度的马氏体基体组织，以便提高铸钢件的强度、韧性和耐磨性。耐磨中铬钢含有较多的铬元素，并且具有较高的淬透性。因此，它通常的热处理方法是：经过950℃ - 1000℃是其奥氏体化，然后淬火处理，并及时进行回火处理（通常在200 - 300℃）进行。
耐磨低合金铸钢件的热处理
耐磨低合金铸钢件依据合金成分及含碳量的不同而采取水中淬火、油中淬火以及空气淬火处理。珠光体耐磨铸钢则采用正火 回火的热处理方式。为了获得高强韧性、高硬度的马氏体基体组织，砂铸合金钢铸件，并提高铸钢件的耐磨性，耐磨低合金铸钢件通常在850 - 950℃淬火，山东合金钢铸件，在200 - 300℃回火。
淬火是将铸钢件加热到Ac3或者Ac1以上的温度，保温一段时间以后急速冷却，获得完全马氏体组织的热处理工艺。铸钢件以后应当及时进行回火处理，以消除淬火应力以及获得所需要的综合力学性能。
（1）淬火温度
亚共析钢的淬火加热温度为Ac3以上30℃-50℃；共析钢、过共析钢的淬火加热温度为Ac1以上30℃-50℃。亚共析碳钢在上述淬火温度加热，是为了获得晶粒细小的奥氏体，淬火后可以获得细小的马氏体组织。共析钢和过共析钢在淬火加热之前已经球化退火了，所以加热到Ac1以上30℃-50℃不完全奥氏体化后，其组织为奥氏体和部分未溶解的细粒状渗碳体颗粒。淬火后，奥氏体转变为马氏体，未溶解渗碳体颗粒被保留下来。由于渗碳体硬度高，高密合金钢铸件，因此它不但不会降低钢的硬度，而且还可以提高它的耐磨性。过共析钢的正常淬火组织为细小片状的马氏体的基体上均匀分布着细小颗粒状渗碳体以及少量残余奥氏体。这种组织具有较高的强度和耐磨性，同时又具有一定的韧性。
（2）淬火热处理工艺的冷却介质
淬火的目的是得到完全的马氏体，所以，铸钢件在淬火使的冷却速度必须大于铸钢的临界冷却速度，否则不能得到马氏体组织以及相应的性能。但是，冷却速度过高则会容易导致铸件变形或者开裂。为了同时满足上述要求，应该根据铸件的材质选用适当的冷却介质，或者采用分级冷却的方法。在650℃-400℃的温度区间，钢的过冷奥氏体等温转变速率，因此铸件淬火的时候应该保证在此温度区间内快速冷却。在Ms点以下则适宜冷却速度慢一些，以防止变形或开裂。淬火介质通常采用水、水溶液或油。在分级淬火或者等温淬火的时候，常用的介质包括热油、熔融金属、熔盐或熔碱等。
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