大型鍛件經淬火、正火處理后，還需進行回火處理，回火是后一道熱處理工藝，大型鍛件回火的目的是：
1.消除或降低淬火、正火冷卻過程中產生的內應力；
2.獲得穩定的回火組織，達到所要求的力學性能技術指標；
3.進一步去除鍛件中的氫氣或使其分布更為合理；4.如前所述進一步完成冷卻過程中的心部組織轉變。
為滿足大型鍛件不同的硬度等力學性能的要求，淬火后需要選用不同的溫度回火。根據回火溫度的不同，在生產中往往將回火過程分為低溫回火，回火溫度在150-250℃之間，其目的是穩定或降低淬火應力，減少鋼的脆性并保持鋼的高硬度，如要求HS90以上的高硬冷軋工作輥，表面淬火后應進行低溫回火（130-140℃）。中溫回火時回火溫度一般選擇在350-500℃，可以獲得高的彈性，同時有高的韌性。在500-650℃的回火稱為高溫回火，主要是為獲得強度，塑性和韌性良配合的綜合力學性能，所以一般結構鋼大型鍛件經淬火或正火后都進行高溫回火處理。
對于一般焊接件，均存在著較大的內應力，為消除這些零部件的內應力，達到穩定形狀和幾何尺寸的目的，往往也需要進行高（中）溫回火處理，有些工廠將這類零部件的回火稱為人工時效處理，有時也稱為低溫退火。
鋼在淬火或正火之后的回火過程中，性能發生了很大的變化，這是在回火過程中組織變化的宏觀反映，所以要了解回火過程必須首先要知道回火時的組織變化規律。