锻件淬火之后，其中的马氏体与残余奥氏体都是不稳定的组织，它们有自发向稳定组织转变的趋势，如马氏体中过饱和的碳要析出、残余奥氏体要分解等。为了促进这种转变，可进行回火。回火是一个由非平衡组织向平衡组织转变的过程，这个过程是依靠原子的迁移和扩散进行的。冋火温度越高，扩散速度就越快；反之，扩敗速度就越慢。
锻件随着回火温度的升高，淬火组织将发生一系列变化。根据组织转变的情况，回火一般分为4个阶段：马氏体分解、残余奥氏体分解、碳化物转变、碳化物的聚集长大和铁素体的再结晶。具体为：
(1)锻件回火第一阶段（≤200℃)——马氏体分解。在80℃以下温度回火时，淬火钢没有明S的组织转变，此时只发生马氏体中碳的偏聚，而没有开始分解。在80-200℃回火时，马氏体开始分解，析出极细微的碳化物，使马氏体中碳的质量分数降低。
锻件在这一阶段中，由于回火温度较低，马氏体中仅析出了一部分过饱和的碳原子，所以它仍是碳在a-Fe中的过饱和固溶体。析出的极细微碳化物均匀分布在马氏体基体上。这种过饱和度较低的马氏体和极细微碳化物的混合组织称为回火马氏体。
(2)锻件回火第二阶段（200-300℃)——残余奥氏体分解。当温度升至200-300℃时，马氏体分解继续进行，但占主导地位的转变已是残余奥氏体的分解过程了。残余奥氏体分解是通过碳原子的扩敗先形成偏聚区，进而分解为α相和碳化物的混合组织，即形成下贝氏体。此阶段钢的硬度没有明显降低。
(3)锻件回火第三阶段（250-400℃）——碳化物转变。在此温度范围，由于温度较高， 碳原子的扩散能力较强，铁原子也恢复了扩散能力，马氏体分解和残余奥氏体分解析出的过渡碳化物将转变为较稳定的渗碳体。随着碳化物的析出和转变，马氏体中碳的质量分数不断降低，马氏体的晶格畸变消失，马氏体转变为铁素体，得到铁素体基体内分布着细小粒状（或片状）渗碳体的组织，该组织称为回火托氏体。此阶段淬火应力基本消除，硬度有所下降，塑性、韧性得到提高。
(4)锻件回火第四阶段（＞400℃）——碳化物的聚集长大和铁素体的再结晶。由于回火温度已经很高，碳原子和铁原子均具有较强的扩散能力，第三阶段形成的渗碳体薄片将不断球化并长大。在500-600℃以上时，α相逐渐发生再结晶，使铁素体形态失去原来的板条状或片状，而形成多边形晶粒。此时组织为铁素体基体上分布着粒状碳化物，该组织称为回火索氏体。回火索氏体具有良好的综合力学性能。此阶段内应力和晶格畸变完全消除。
