淬火不能最終熱處理，為了消除淬火鋼的殘余內(nèi)應(yīng)力，得到不同強(qiáng)度、硬度和韌性配合的性能，需要配以不同溫度的回火。鋼淬火后再經(jīng)回火，是為了使工件獲得良好的使用性能，以充發(fā)揮材料的潛力。淬火和回火是不可分割的、緊密銜接在一起的兩種熱處理工藝。回火溫度的選取完全依據(jù)工模具零件要求的力學(xué)性能而定。如：冷作模具通過淬火加低溫回火可以提高硬度和耐磨性；彈簧鋼通過淬火加中溫回火可以顯著提高彈性極限。

回火效果不僅取決于回火溫度，還與回火時(shí)間有關(guān)，而回火溫度要比回火時(shí)間的影響大很多。回火溫度必須在A₁以下，一般回火溫度愈高，硬度和強(qiáng)度愈低，而塑性、韌性愈大。高合金鋼（如Cr12、Cr12MoV、3Cr2W8V、W18Cr4V、W6Mo5Cr4V2），當(dāng)回火溫度為500～600℃時(shí)，出現(xiàn)二次硬化，使硬度明顯上升，回火時(shí)要進(jìn)行緩冷（空冷），若快冷易產(chǎn)生回火裂紋，回火一般應(yīng)在淬火后60min內(nèi)盡快進(jìn)行，必須保證足夠的回火時(shí)間，5CrMnMo、5CrNiMo熱鍛模淬火時(shí)，油冷至150～200℃就應(yīng)馬上回火，如果冷卻到較低溫度或長時(shí)間停留不回火，模具會(huì)在應(yīng)力集中處產(chǎn)生裂紋；回火必須避開回火脆性區(qū)。

（1）低溫回火。低溫回火（150～250℃），組織是回火馬氏體，其目的是在盡可能保留高硬度的條件下，消除或除低淬火應(yīng)力，恢復(fù)一定的韌性而不致過脆，和淬火馬氏體相比，回火馬氏體既保持了鋼的高硬度、高強(qiáng)度和良好耐磨性，又適當(dāng)提高了韌性。工模具鋼的回火時(shí)間由工件大小而定，一般不少于1h，硬度為58～64HRC，主要用于高碳鋼，合金工具鋼制造的刃具、量具、模具及滾動(dòng)軸承，滲碳、碳氮共滲和表面淬火件等。

（2）中溫回火。中溫回火（350～500℃），組織為回火托氏體，對(duì)于一般碳鋼和低合金鋼，中溫回火相當(dāng)于回火的第三階段，此時(shí)碳化物開始聚集，基體開始回復(fù)，淬火應(yīng)力基本消失。硬度為35～50HRC，使淬火鋼既有一定的強(qiáng)度和彈性，又有足夠的韌性和塑性，主要用于彈性件及受沖擊的模具零件采用。

（3）高溫回火。高溫回火一般為500～650℃之間或更高些，組織為回火索氏體，硬度為200～330HBW，目的是調(diào)整鋼的強(qiáng)韌性，使綜合力學(xué)性能達(dá)到最佳的配合，廣泛用于各種重要結(jié)構(gòu)件。通常在工業(yè)上將鋼件經(jīng)淬火+高溫回火的復(fù)合熱處理工藝稱為調(diào)質(zhì)。經(jīng)調(diào)質(zhì)處理后，鋼具有優(yōu)良的綜合力學(xué)性能。調(diào)質(zhì)作為預(yù)先熱處理時(shí)，改善工件的可加工性，也為后續(xù)工序的表面淬火，滲氮等作組織準(zhǔn)備。因此，高溫回火主要適用于中碳結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)鋼，用來制作汽車、拖拉機(jī)、機(jī)床等承受較大載荷的結(jié)構(gòu)零件，如曲軸、連桿、螺栓、機(jī)械主軸及齒輪等重要的機(jī)器零件。此外，對(duì)某些高合金鋼可獲得二次硬化效果，提高硬度、耐磨性和尺寸穩(wěn)定性，消除殘留奧氏體。熱作和塑料模具零件采用高溫回火，目的是提高在模具工作溫度下韌性和耐磨性。

（4）回火溫度與保溫時(shí)間的選擇。采用強(qiáng)烈冷卻的淬火介質(zhì)（如鹽水、堿水等）的模具，回火溫度可取上限；分級(jí)淬火的模具，回火溫度應(yīng)取下限；淬火時(shí)，若模具出油溫度高于Ms點(diǎn)，回火溫度應(yīng)取下限；裝箱木炭保護(hù)淬火的模具，表面常有滲碳現(xiàn)象，使得模具具有較大的回火穩(wěn)定性，回火溫度應(yīng)適當(dāng)提高一些；井式電爐回火溫度應(yīng)比箱式電爐低一些，浴爐回火也應(yīng)取下限。

通常規(guī)定保溫時(shí)間要充分，最短不得少于1h，保溫不足往往造成不良后果，有時(shí)需要兩次或多次回火。尤其是快速回火、余熱回火（自回火）、局部回火等要注意回火的充分性，單純?yōu)榭s短時(shí)間而損失質(zhì)量，是不可取的。高速鋼或高合金模具鋼有二次硬化效應(yīng)，必須反復(fù)回火2～4次。

回火后的冷卻，一般均取空冷。含Mo的模具鋼不必?fù)?dān)心回火脆性發(fā)生。緩慢冷卻效果更好，因?yàn)榧?xì)微的二次碳化物在此過程中析出。