碳化物类型转变的第三阶段：回火

回火温度升高到250～400℃，碳素钢马氏体中过饱和的碳几乎已全部析出，形成比ε—FexC更为稳定的碳化物。

当马氏体的含碳量低于0.6%时，由低温到高温回火，碳化物的转变情况为

α′→θ—Fe3C （C＜0.2%）

α′→ε—FexC→θ—Fe3C （C＞0.2%）

这种ε—FexC转变为θ—Fe3C的过程大约从270℃开始，可以延续至450℃。这类钢在回火过程中，可能出现的相状态为

α′→α相+ε—FexC→α相+ε—FexC+θ—Fe3C→α相+θ—Fe3C

当马氏体的含碳量高于0.6%时，有低温到高温回火，碳化物的转变情况为

α′→ε—FexC→x—Fe5C2→θ—Fe3C(www.xing528.com)

即在全部转变为θ—Fe3C之前，部分先转变为x—Fe5C2，在整个回火过程中出现的相状态为

α′→α相+ε—FexC→α相+ε—FexC+θ—Fe3C+χ—Fe5C2→α相+θ—Fe3C+χ—Fe5C2→α相+θ—Fe3C

回火时钢中的碳化物转变也是通过形核和长大过程进行的。在低碳钢中，由于碳原子几乎全部偏聚在板条马氏体的位错线附近，而且较为稳定，低温回火时可以不形成ε—FexC。当回火温度升高到200℃以上时，从碳的偏聚区能够直接析出θ—Fe3C，这种碳化物可以析出在位错线附近，也可以析出在马氏体板条的间界上。对于高碳钢，当片状马氏体在低温回火分解为α相+ε—FexC之后，两者间保持共格联系。当ε—FexC长大时，共格畸变增大，由于β相的屈服强度随温度的升高而降低，因而当ε—FexC长大到一定尺寸之后，共格性将不能维持。但是，ε—FexC与α相之间共格性的破坏常常是由于ε—FexC转变为其它新的碳化物引起的。通常在250～350℃温度范围内，ε—FexC转变为比较稳定的其它类型碳化物，因而共格性也在这个温度范围内遭到破坏。

在钢的回火过程中，由ε—FexC转变为其它类型的碳化物时，新生成的碳化物往往是薄片状的，而且常常分布在孪晶界或马氏体晶界上。这种在晶界上分布的碳化物薄片，将引起钢的韧性显著降低，从而出现钢的回火马氏体脆性。

随着回火温度的升高，通过碳化物的溶解、碳的扩散和碳化物的析出，使片状碳化物的长度与厚度之比减小，逐渐形成粒状碳化物，而且细粒状碳化物又经过溶解、扩散、析出，使较大的碳化物颗粒粗化。

因此，碳素钢回火的第三类转变就是由具有一定饱和度的α相与其有共格关系的ε—FexC的混合物，转变为α相与其无共格关系的碳化物（一般都是渗碳体）的机械混合物。转变后的这种组织就是所谓的回火托氏体。其转变情况可表示为

M′（α相+ε—FexC）→T′（α相+θ—Fe3C）