回火熱處理是指將經過淬火硬化或正常化處理之鋼材在浸置於一低於臨界溫度一段時間后，以一定的速率冷卻下來，以增加材料之韌性的一種處理。從冶金原理，我們知道將經過淬火及正常化處理在放回中溫浸置(時效)一段時間，可促使一部分之碳化物析出，同時有可消除一部分因急速冷卻所造成之殘留應力，因此可提高材料之韌性與柔性。顯然回火熱處理之效果決定於回火溫度、時間即在冷卻速率等因素。 隨著回火溫度的提高材料之強度與硬度跟著降低，然而材料之延展性卻跟著提高。材料之耐衝性在300℃回火附近會有一顯著降低現象，此現象稱之為回火脆性。由於碳原子或合金元素之析出與時間有正比的關係，隨著回火時間的延長，材料之硬度會隨著降低。由於回火的溫度是低於相變化之臨界點，材料之強度不會與冷卻速率有關。然而由於回火脆化的原因，若材料在經過375~575℃間之冷卻速率太慢，容易有脆化的現象。這一點是在做回火熱處理時必須注意的。 一般填加合金元素於鋼中，主要之目的是增加鋼之硬化能力，亦即增大形成麻田散鐵之能力。由於合金元素(原子)之擴散能力較差，因此填加合金元素也就減慢了回火軟化速率。由於合金元素一般可分成兩種功用。第一種功用為非碳化物形成用，此類合金元素以鎳、硅及錳等。由於此類元素與碳化物之形成無關，因此對回火軟化無關。此類元素所造成之硬化效果，主要是靠固溶體硬化機構所達成的。另一類合金元素，例如鉻、鉬、鎢、釩等，由於其為碳化物形成之一份子，因此他們的擴散速率也就影響了回火軟化的速率。