淬火钢在回火加热时为什么会产生组织转变

回火的定义： 将淬火零件重新加热到低于临界点某一温度保温，亚稳组织将发生转变，这一处理称为回火。 淬火后得到的是亚稳组织，马氏体和残余奥氏体所组成，它们都是处于亚稳定状态，有自发转变为铁素体和渗碳体平衡组织的倾向。回火可使组织转变，性能改变，内应力消除。回火时的转变称为回火转变。
回火目的：（1）、不稳定组织→稳定组织； 　　　（2）、提高塑性和韧性，降低脆性； 　　　（3）、降低或消除残余应力。
回火时的组织转变大体上可分为五个阶段：：
(1)、马氏体中碳的偏聚—时效阶段，100℃以下；
(2)、马氏体分解马氏体转变，发生于100℃~350℃；
(3)、残余奥氏体转变，发生于200℃~300℃，属于低温回火，得到回火马氏体(M')；
(4)、碳化物转变，ε(η)→θ，发生于~400℃，属于中温回火，得到回火屈氏体(T')； (5)、基体α相回复再结晶，碳化物聚集长大，发生于400℃~550℃，属于高温回火，得到回火索氏体(S')。
这几个过程的温度不能截然分开，详细讨论见下。
一、马氏体中碳原子的偏聚－时效阶段（～100℃）
马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体，存在于体心立方扁八面体中的碳原子将使晶体点阵产生严重 畸变，使马氏体处于不稳定状态。为了降低能量，在100℃左右，碳原子就偏聚于位错或孪晶界面，或 板条界，形成微小的碳的富集区。 　　例1.计算得到230℃时，碳原子扩散0.2nm，约需20μs(微秒)，如钢的MS高，则在淬火过程中就能发 生扩散。 　　例2.含碳0.21%的Fe-C合金，奥氏体化后淬火，150℃回火10分钟，测得α基底含碳0.03%，而板条马 氏体的条界碳含量为0.42%，说明淬火或回火过程中，碳偏聚于板条。 　　　　1.板条M 亚结构为位错，C原子向位错线附近偏聚形成偏聚区。 　　　　　　　C＋⊥ = ⊥C 　　　　2.片状M 亚结构主要为孪晶，大量的C原子向垂直于M的C轴的（100）面富集，形成富C区。
二、马氏体的分解—过渡型碳化物析出阶段（80～250℃）
此过程发生在温度高于100℃（80～250℃）时，马氏体开始发生部分分解，随回火温度升高及时间 的延长，富集区的碳原子发生有序化后转变为碳化物。随碳化物的析出，马氏体的含碳量不断减少，点 阵常数c↓、a↑、正方度c/a不断下降，马氏体的分解有两种(即双相分解和单相分解)。析出弥散分布的 ε碳化物与马氏体保持共格关系。 　　ε碳化物为ε－FexC(x=2～3)，hcp结构，与基体马氏体保持共格关系。ε不是平衡相，而是向渗碳体 转变前的一个过渡相。 　　对于含碳量低的板条M只发生C原子向位错线附近的偏聚，没有碳化物析出。