是的，您必须始终先对钢材进行淬火，然后才能回火。这个顺序是热处理过程的绝对基础。淬火是产生极端硬度的步骤，而回火是随后的步骤，旨在降低由此产生的脆性，使钢材变得坚韧和可用。
热处理的核心原则是一个两步过程：淬火产生坚硬但脆的内部结构（马氏体），而回火则细化该结构，以牺牲少量硬度来大幅提高韧性。
两步目标：硬度和韧性
碳钢热处理的全部目的是权衡硬度（抵抗磨损和保持刃口的能力）和韧性（吸收冲击和抵抗断裂的能力）。这两个特性是通过两个不同且连续的步骤实现的。
步骤1：淬火以获得最大硬度
首先，将钢材加热到特定的临界温度（这个过程称为奥氏体化）。在这个温度下，钢的晶体结构发生变化，使碳能够溶解到铁基体中。
淬火是将钢材从临界温度在油、水或空气等介质中快速冷却。这种温度的突然下降会捕获碳原子，迫使形成一种新的、高度应变且非常坚硬的晶体结构，称为马氏体。
通过淬火获得完全马氏体结构是钢材达到其最大潜在硬度的方式。
硬度带来的问题：脆性
一块完全硬化、未经回火的钢材非常脆。在马氏体状态下，它的行为更像玻璃而不是金属。
虽然它可能非常坚硬，但几乎没有韧性。它不能弯曲、变形或吸收任何显著的冲击，否则会碎裂或灾难性地破裂。这使得它几乎对所有实际应用都毫无用处。
步骤2：回火以获得必要的韧性
回火是解决脆性问题的办法。它包括将淬火后的钢材重新加热到更低、精确控制的温度（远低于淬火时使用的临界温度）。
将钢材保持在这个回火温度下，可以使一些被捕获的碳析出，并使变形的晶格松弛。这个过程缓解了淬火产生的巨大内应力。
结果是韧性和延展性显著提高，使钢材具有弹性和耐用性。这会以硬度略微、可控地降低为代价。
为什么顺序不可协商
操作顺序至关重要，因为每个步骤都为下一个步骤创造了必要的条件。试图改变顺序将不起作用，并表明对基础冶金学存在误解。
如果先回火会发生什么？
对一块软的、未硬化的钢材进行回火是毫无作用的。回火是专门设计用来改变坚硬、脆性的马氏体结构的。
如果钢材没有经过淬火，它就不包含马氏体。它处于一种柔软、稳定的状态（如退火或正火）。将其重新加热到较低的回火温度对其性能不会产生任何有意义的影响。
如果只淬火会发生什么？
“只淬火”的工具或零件是一种隐患。虽然它会非常坚硬，并且最初看起来能保持锋利的刃口，但它却极其脆。
当它第一次受到应力、扭曲或剧烈冲击时，很可能会因开裂或破碎而失效。淬火产生的极端内应力也常导致钢材自行开裂，有时在冷却后数小时才发生。
理解权衡
热处理的艺术在于管理淬火和回火之间的关系，以实现特定应用的理想性能。
硬度与韧性谱
您选择的回火温度直接控制着硬度和韧性的最终平衡。
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低温回火（例如，350-400°F / 175-205°C）：导致硬度损失最小，韧性略有增加。这适用于需要最大刃口保持性和硬度的工具，如剃刀、锉刀和一些刀具。
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高温回火（例如，900-1100°F / 480-600°C）：导致硬度显著下降，但韧性和柔韧性大幅提高。这对于必须承受重冲击的工具是必需的，如斧头、凿子和弹簧。
需要避免的常见陷阱
最常见的错误是跳过或不正确地执行回火步骤。在钢材从淬火冷却后，务必尽快对其进行回火。
另一个陷阱是通过欠回火来“追求硬度”。这会使工具过于脆，容易崩刃，这通常比稍微软一点但可以重新磨锐的刃口更糟糕。
为您的目标做出正确选择
正确的热处理过程始终取决于最终零件的预期用途。
- 如果您的主要关注点是最大硬度和刃口保持性（例如，剃刀片）：您将进行淬火以获得完全硬度，并立即进行低温回火。
- 如果您的主要关注点是最大韧性和抗冲击性（例如，斧头或弹簧）：您将进行淬火以获得完全硬度，然后使用更高的回火温度来牺牲硬度以换取耐用性。
- 如果您是初学者：始终优先考虑回火。一个稍微有点软但可以重新硬化的工具，比一个危险地脆裂的工具要好得多。
掌握热处理意味着理解淬火创造了潜力，但回火使这种潜力变得有用。
总结表：
| 步骤 | 目的 | 主要结果 |
|---|---|---|
| 淬火 | 快速冷却形成马氏体 | 获得最大硬度，但导致脆性 |
| 回火 | 重新加热以消除内应力 | 增加韧性和耐用性，略微降低硬度 |
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