將人孔等管道設備的材料加熱到AC1以下某個溫度，保溫后自然冷卻下來的熱處理工藝過程叫回火。

　　應該說，在人孔等管道設備的材料中如果沒有不穩定的晶格畸變，或者沒有不穩定的低溫組織，那么金屬的回火熱處理是沒有什么意義的。但很多產品在變形加工完成或焊接之后，可能會存在不穩定的晶格畸變問題，而晶格畸變的存在在金屬內將產生較大的內應力，這個內應力會導致材料機械性能(主要是塑性和韌性)和 性能的下降，嚴重時會直接導致金屬材料的開裂或延遲開裂。此時對金屬材料進行回火熱處理，可消除其內應力，從而使材料的性能得到改善和恢復。

　　另一方面，金屬材料經過正火或淬火后，會得到不穩定的馬氏體和少量的過冷奧氏體組織。馬氏體的存在使材料的硬度和強度升高，但卻使其塑性和韌性大幅度下降。過冷奧氏體的存在會使產品的形狀和尺寸不穩定，甚至長時間常溫靜置都會使它發生轉變。過冷奧氏體的轉變過程又常伴隨著體積的變化，從而引起產品的尺寸和形狀變化。此時對材料進行回火熱處理，可以使不穩定的馬氏體組織和過冷奧氏體組織發生轉變，從而成為穩定的其它組織。

　　一般情況下，人孔等管道設備的正火后得到的組織中主要是鐵素體和珠光體，而馬氏體和過冷奧氏體的量很少，有時可以忽略不計，此時對正火后的材料進行回火熱處理是沒有意義的，故工程上應用的某些低碳鋼，經正火后不再進行熱處理的道理正在于此。而對淬硬性或淬透性較強的材料，正火后組織中得到馬氏體和過冷奧氏體的量比較多，以致不能再忽略不計，有些材料甚至正火后得到的組織 是淬火組織，故此時 需要象淬火一樣，正火后再進行回火。為了論述方便，這里僅以淬火組織進行回火處理的轉變過程進行介紹，而正火后的回火則視材料不同而比照處理。

　　淬火組織在回火過程中將發生下列四個階段的轉變：

　　1、 階段轉變：它是發生在80℃~200℃溫度區間的轉變。當加熱到該溫度區間時，淬火組織中的馬氏體將部分分解，并生成與它共格的ε碳化物(Fe2.4C)，使馬氏體的過飽和碳含量降低，得到的組織為回火馬氏體組織。而在溫度低于80℃時，由于碳原子沒有得到遷移所需的足夠能量，故沒有轉變發生。

　　由于人孔等管道設備此時的ε碳化物極為細小，又與馬氏體共格，故其基本組織仍為過飽和的固溶體組織。此時材料的機械性能沒有發生太多的變化，僅僅是降低了淬火組織應力和材料的脆性。 階段轉變過程又稱低溫回火。低溫回火常用在刀具和量具的調質處理中。

　　2、第二階段轉變：它是發生在200℃~300℃溫度區間內的轉變。當溫度加熱到該溫度區間時，材料中的殘余過冷奧氏體開始轉變，生成回火貝氏體。因為該階段的馬氏體轉變仍不明顯，因此殘余過冷奧氏體的轉變成了影響材料性能變化的突出因素，人孔等管道設備 終得到的回火馬氏體+回貝氏體組織導致了材料脆性的明顯增加，行業中又常稱材料的這類脆性為 類回火脆性。這類回火脆性在工程上是毫無意義的，而且也不能通過其它處理方式將它消除，故工程上常避免在該溫度區間內進行回火。

　　3、第三階段轉變：它是發生在350℃~500℃溫度區間的轉變。當加熱到該溫度區間時，過飽和的碳原子相繼從α-Fe固溶體內析出生成滲碳體，而且 次轉變產生的ε碳化物也逐漸變為滲碳體(Fe3C)，從而得到回火屈氏體組織。此時材料的內應力大大減少，人孔等管道設備其硬度和脆性也 降低。但由于此時的滲碳體尚未長大，而是以細小的顆粒存在于鐵素體之間，故材料仍保持較高的強度和較好的韌性。這一轉變過程稱為中溫回火。中溫回火常用在彈簧的調質處理中。

　　4、第四階段轉變：它是發生在500℃~650℃溫度區間的轉變。當加熱到該溫度區間時，第三次轉變過程中的粒狀滲碳體開始發生聚合，使得原來的α-Fe固溶體和滲碳體發生回復和再結晶，從而形成回火索氏體組織。此時淬火馬氏體產生的固溶強化作用和晶格畸變強化作用已完全消失，材料得到了優良的綜合機械性能。這一過程稱為高溫回火。高溫回火是工程中 常用的一種回火。

　　需要指出的是：對于含Cr、Mo、Si等元素的合金鋼，當長時間在500℃~650℃溫度區間停留時，人孔等管道設備會出現回火脆化現象，行業內常稱之為第二類回火脆性。第二類回火脆性產生的主要原因是材料中低熔點的雜質元素銻、磷、錫、砷在晶界偏聚所致。這類回火脆性可以通過加熱到高溫回火溫度，然后急冷而加以消除。