各种碳钢在回火时硬度和强度的变化基本相似，总的趋势是：随着回火温度升高，硬度和强度降低。低碳钢在淬火时已经发生碳原子向位错线偏聚和少量碳化物的自回火现象，所以在200℃以下回火时其组织变化较小，硬度变化不大。但在低温回火时，随回火温度升高，碳原子偏聚的倾向增大，屈服强度，尤其是弹性极限随回火温度升高（低于250℃）而增大。在300-450℃回火时，各种碳钢的弹性极限最高。

高碳钢（＞0.8%C）在100℃回火时硬度稍有上升，这是由于C原子偏聚以及ε-碳化物析出造成的；而在200-300℃回火时出现的硬度“平台”则是由于残余奥氏体转变（使硬度上升）和马氏体大量分解（使硬度下降）这两个因素综合作用的结果。

钢中加入合金元素能减小硬度和强度降低的趋势。由于合金元素有提高回火稳定性的作用，与相同碳含量的碳钢相比，在高于300℃回火时，如果回火温度和时间相同，则合金钢常常具有较高的强度。加入强烈形成碳化物的合金元素还可以在高温（500-600℃）回火时析出细小弥散的特殊碳化物，产生二次硬化现象。


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