从根本上说，区别在于目的和结果。退火是一种热处理工艺，通过消除内部应力，使钢尽可能地软化、具有延展性且易于加工。相比之下，回火是在钢硬化之后进行的过程，旨在降低其脆性并提高其韧性，从而在硬度和耐用性之间实现功能平衡。它们不可互换；事实上，它们会产生几乎相反的结果。
根本区别在于它们的目标：退火旨在最大限度地软化和消除应力，使钢易于加工。回火旨在使已经硬化（因此易碎）的钢件产生韧性，使其在使用中耐用。
热处理的目标：操纵微观结构
要理解这些过程，您必须首先了解热处理是控制钢内部晶体结构或微观结构的艺术。不同的结构会产生截然不同的机械性能。
钢的晶体结构单元
钢的性能由其铁和碳原子的排列决定。加热和冷却零件会改变这种排列。关键结构是铁素体（软而有延展性）、珠光体（铁素体和硬碳化铁的混合物）和马氏体（高度应变、非常坚硬且易碎的结构）。
热循环的目的
每个热处理过程都遵循一个热循环：加热到特定温度，保持一段时间（保温），然后以受控速率冷却。冷却速率是决定最终微观结构以及钢性能的最关键因素。
退火：实现最大软度之路
退火是旨在使钢处于最稳定和无应力状态的过程。这通常是为了为后续的制造步骤准备材料。
退火过程解释
钢被加热到其临界转变温度以上，此时其微观结构转变为一种均匀的状态，称为奥氏体。在保持该温度以确保均匀性后，它会尽可能缓慢地冷却，通常是通过将其留在炉内冷却数小时甚至数天。
产生的微观结构：粗珠光体
这种极其缓慢的冷却使原子结构重新排列成其最低能量状态，通常是粗珠光体。这种结构具有非常低的内应力和硬度，从而使钢材柔软、具有高延展性且易于加工或成形。
何时使用退火
退火用于消除先前加工（如冷轧或锻造）产生的应力，在切削操作前改善可加工性，或软化零件以允许进行大量塑性变形，例如深冲。
硬化和回火：实现韧性的两步路径
回火不能孤立地理解。它是旨在制造兼具硬度和韧性的成品零件的两步过程中的强制性第二步。
第一步：淬火以获得最大硬度
首先，将钢加热到其临界温度以上以形成奥氏体，就像退火一样。然而，随后通过在水、油或空气等介质中淬火，尽可能快地冷却。
产生的微观结构：马氏体
这种快速冷却将碳原子捕获在一种高度应变、扭曲的晶体结构中，称为马氏体。马氏体极其坚硬且耐磨，但也像玻璃一样非常脆。仅经过硬化的零件通常太脆弱，无法用于任何实际应用。
第二步：回火以降低脆性
为了纠正这种脆性，将硬化后的零件重新加热到低得多的温度，远低于其临界点。在此温度下保持设定的时间，然后冷却。精确的温度至关重要，因为它决定了性能的最终平衡。
产生的微观结构：回火马氏体
这种再加热允许一些碳原子析出，从而缓解马氏体的极端内应力。结果是回火马氏体，这是一种精炼的微观结构，牺牲少量硬度以显著提高韧性——吸收冲击和抵抗断裂的能力。
了解权衡：直接比较
在这些过程之间进行选择需要清楚地了解它们的相反效果。
硬度与韧性
退火最大限度地提高柔软度和延展性，但牺牲了硬度和强度。它创造了一种易于成形的材料。
回火在先前硬化的材料中实现韧性。回火温度越高，牺牲的硬度越多，韧性增加越多。
内应力
退火是一个消除应力的过程。其主要目标是尽可能多地消除内应力。
硬化（淬火）会产生巨大的内应力。回火的功能是管理和降低该应力到功能水平，防止灾难性故障。
工艺顺序
退火是一个独立的过程。零件可以退火，并被认为已完成其目的（例如，准备好进行加工）。
回火绝不是一个独立的过程。它与硬化（淬火）循环有着根本的联系，并且必须在硬化（淬火）循环之后进行。您不能对柔软、未硬化的钢件进行回火。
为您的应用做出正确选择
您的热处理选择必须与组件的最终性能要求直接一致。
- 如果您的主要重点是为加工或大量冷成形准备钢材：退火是最大化柔软度和消除内应力的正确过程。
- 如果您的主要重点是制造坚固、耐磨且能承受冲击的最终零件：硬化后回火是实现所需韧性的两步序列。
- 如果您的主要重点是逆转弯曲或冲压等过程造成的加工硬化效应：您需要退火以恢复延展性以进行进一步加工或防止开裂。
最终，了解每种热处理的独特目的使您能够精确地决定钢组件的最终性能。
总结表：
| 工艺 | 目标 | 关键操作 | 结果特性 |
|---|---|---|---|
| 退火 | 最大限度地提高柔软度和延展性 | 加热并非常缓慢冷却 | 柔软、可加工、无应力的钢 |
| 硬化和回火 | 实现韧性和耐用性 | 硬化（淬火）然后回火（再加热） | 坚韧、坚固、耐磨的钢 |
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