精密零件加工 快速淬火硬化的钢是硬而易碎的，不适合大多数场合使用。通过回火，硬度和脆性可以降低到使用条件所需要的程度。随着这些性能的降低，拉伸强度也降低而钢的延展性和韧性则会提高。回火作业包括将淬硬钢重新加热到低于临界范围的某一温度然后以任意速率冷却。
虽然这过程使钢软化，但它与退火是大不相同的，因为回火适合于严格控制物理性能并在大多数情况下不会把钢软化到退火那种程度。回火完全淬硬钢得到的最终组织结构被称为回火马氏体。由于马氏体这一淬硬钢主要成分的不稳定性，使得回火成为可能。低温回火， 300℉到400℉(150℃~205℃)，不会引起硬度下降很多，主要用于减少内部应变。 随着回火温度的提高，马氏体以较快的速率分解，并在大约600℉(315℃)迅速转变为被称为回火马氏体的结构。回火作业可以描述为渗碳体析出和凝聚或聚结的过程。
渗碳体的大量析出开始于600℉(315℃)，这使硬度下降。温度的上升会使碳化物聚结而硬度继续降低。在回火过程中，不但要考虑温度而且要考虑时间。虽然大多数软化作用发生在达到所需温度后的最初几分钟，但如果此温度维持一段延长时间，仍会有些额外的硬度下降。通常的做法是将钢加热到所需温度并且仅保温到正好使其均匀受热。
两种采用中断淬火的特殊工艺也是回火的形式。这两种工艺中，淬硬钢在其被允许冷却前先在一选定的较低温度盐浴淬火。这两种分别被称为奥氏体回火和马氏体回火的工艺，能使产品具有特定所需的物理性能。