回火处理，为冶炼钢铁的一种技法，是指将经过淬火硬化或正常化处理之后的钢材在浸置于一低于临界温度一段时间后，以一定的速率冷却下来，以增加材料的韧性的一种处理方法。根据冶金原理，将经过淬火及正常化处理再放回中温浸置（时效）一段时间，可促使一部分碳化物析出，同时又可消除一部分因急速冷却造成的残留应力，因此可提高材料的韧性与柔性。

低温回火（150~250摄氏度）目的是在保证淬火后的高硬度和耐磨性的基础上，降低淬火应力，提高工件韧性。低温回火得到的是马氏体组织，硬度可达58~64HRC。常用于处理高碳工具钢、模具钢、滚动轴承及渗碳钢等零件。

中温回火（350~500摄氏度）得到的组织为回火托氏体，他具有高的弹性极限、屈服强度及屈强比，同时具有一定的塑性和韧性，硬度一般为35~45HRC。常作为各种弹簧的热处理。与中温碳化物之形成无关，因此对回火软化无关。此类元素所造成之硬化效果，主要是靠固溶体硬化机构所达成的。另一类合金元素，例如铬、钼、钨、钒等，由于其为促进碳化物形成的元素，因此他们的扩散速率也就影响了回火软化的速率。

高温回火（500~650摄氏度）通常把淬火后在进行高温回火处理称为调质处理。调质处理得到的是回火索氏体组织，具有良好的综合性能。在许多重要的机械结构件中，如受力比较复杂的连杆，重要的螺栓、齿轮及轴类零件，得到了广泛应用。中高碳钢调质处理后的硬度一般为200~350HBW。 调质处理后的力学性能与正火相比，不仅强度高，而且塑性和韧性也较好。这是因为调制后得到的回火索氏体中的渗碳体呈颗粒状，而正火得到的索氏体中的渗碳体则呈片状，颗粒状的渗碳体对阻止断裂过程中裂纹的扩展比片状渗碳体更有利。

回火处理之效果决定于回火温度、时间即在冷却速率等因素。随着回火温度的提高材料之强度与硬度跟着降低，然而材料之延展性却跟着提高。

回火脆化现象

材料之耐冲性在300℃回火附近会有一显著降低现象，此现象称之为回火脆性。由于碳原子或合金元素之析出与时间有正比的关系，随着回火时间的延长，材料之硬度会随着降低。由于回火的温度是低于相变化之临界点，材料之强度不会与冷却速率有关。然而由于回火脆化的原因，若材料在经过375~575℃间之冷却速率太慢，容易有脆化的现象。若在300℃附近回火，亦有脆化的现象，这是由于不利之板状碳化物析出所造成的，这一点是在做回火处理时必须注意的。

添加合金元素

一般填加合金元素于钢中，主要之目的是增加钢之硬化能力，亦即增大形成麻田散铁之能力。由于合金元素（原子）之扩散能力较差，因此填加合金元素也就减慢了回火软化速率。由于合金元素一般可分成两种功用。第一种功用为非碳化物形成用，此类合金元素以镍、硅及锰等。由于此类元素与碳化物之形成无关，因此对回火软化无关。此类元素所造成之硬化效果，主要是靠固溶体硬化机构所达成的。另一类合金元素，例如铬、钼、钨、钒等，由于其为碳化物形成之一份子，因此他们的扩散速率也就影响了回火软化的速率。