精密零件加工 快速淬火硬化的鋼是硬而易碎的，不適合大多數場合使用。通過回火，硬度和脆性可以降低到使用條件所需要的程度。隨著這些性能的降低，拉伸強度也降低而鋼的延展性和韌性則會提高。回火作業包括將淬硬鋼重新加熱到低于臨界范圍的某一溫度然后以任意速率冷卻。
雖然這過程使鋼軟化，但它與退火是大不相同的，因為回火適合于嚴格控制物理性能并在大多數情況下不會把鋼軟化到退火那種程度。回火完全淬硬鋼得到的最終組織結構被稱為回火馬氏體。由于馬氏體這一淬硬鋼主要成分的不穩定性，使得回火成為可能。低溫回火， 300℉到400℉(150℃~205℃)，不會引起硬度下降很多，主要用于減少內部應變。 隨著回火溫度的提高，馬氏體以較快的速率分解，并在大約600℉(315℃)迅速轉變為被稱為回火馬氏體的結構。回火作業可以描述為滲碳體析出和凝聚或聚結的過程。
滲碳體的大量析出開始于600℉(315℃)，這使硬度下降。溫度的上升會使碳化物聚結而硬度繼續降低。在回火過程中，不但要考慮溫度而且要考慮時間。雖然大多數軟化作用發生在達到所需溫度后的最初幾分鐘，但如果此溫度維持一段延長時間，仍會有些額外的硬度下降。通常的做法是將鋼加熱到所需溫度并且僅保溫到正好使其均勻受熱。
兩種采用中斷淬火的特殊工藝也是回火的形式。這兩種工藝中，淬硬鋼在其被允許冷卻前先在一選定的較低溫度鹽浴淬火。這兩種分別被稱為奧氏體回火和馬氏體回火的工藝，能使產品具有特定所需的物理性能。
