正火后回火的目的一般是主要針對于大截面零件而言的有以下作用，非常重要：

1、對于像電機軸、壓機容器等零件（材質一般為碳鋼或低合金結構鋼）而言，正火+高溫回火就是其最終熱處理，因此正火后及時回火處理能有效的穩定組織及尺寸，進一步消除工件內應力，對提高綜合力學性能有明顯作用；

2、對于大型鍛件而言，正火后及時高溫回火（一般還在中間加一次過冷）除了能達到前面所述之目的外，還有擴氫的重要作用，特別是高淬透性鋼，（氫是產生白點的因素）而大鍛件若內部產生了白點的話一般都要報廢。所以重要零件（或特殊材料）正火+高溫回火是十分必要的。

一般正火不進行回火，當淬透性比較好的材料或者采用霧冷正火時，要進行高溫回火，因為淬透性好的材料正火時易出現混晶組織，霧冷造成一定的應力，所以要進行回火，這樣不但消除應力，還能提高材料綜合性能。

正火主要是為了細化晶粒消除網狀碳化物，回火是消除應力。

正火是將材料加熱到Ac3以下某一溫度經保溫后空氣中冷卻的金屬熱處理工藝。正火與退火的不同點是正火冷卻速度比退火冷卻速度稍快，因而正火組織要比退火組織更細一些，其機械性能也有所提高。另外，正火爐外冷卻不占用設備，生產率較高，因此生產中盡可能采用正火來代替退火。

回火的作用在于：①提高組織穩定性，使工件在使用過程中不再發生組織轉變，從而使工件幾何尺寸和性能保持穩定。②消除內應力，以便改善工件的使用性能并穩定工件幾何尺寸。③調整鋼鐵的力學性能以滿足使用要求。分為高溫、低溫、中溫回火，其中高溫回火又稱為調質處理

正火后回火的目的就是去應力回火，原因很簡單：正火工藝的冷卻并非平衡冷卻，所獲得的組織并非平衡組織，非平衡組織內部自然存在一定的內應力。

這一點，可以追溯到回火的最初定義：回火過去的文獻把回火定義為——把淬過火或正火的鋼件加熱到設定的某一溫度（低于下臨界點溫度），保持充分的時間，以消除其因淬火或正火等所產生的殘余應力，并獲得較穩定的顯微組織和設計需要的綜合力學性能的熱處理工藝。現在的文獻大多把回火定義為：采用加熱手段，將不穩定的淬火組織轉變為相對穩定的回火組織，并降低淬火應力，從而在保持較高強度和硬度的條件下，盡量提高鋼的韌性和塑性，得到良好的機械性能，使工件在使用過程中，不發生形狀和尺寸超差。

由于鋼材在熱加工中由于加熱、軋制、冷卻時存在問題，容易導致鋼中存在晶粒度粗大/不均、先共析組織網狀析出、存在異常組織等，如直接進行回火處理無法消除/改善上述缺陷，直接影響熱處理效果。故對于較高級用途的鋼材，如高壓鍋爐管等，一般先進行正火，將鋼加熱到臨界溫度Ac3或Accm線以上30～50℃后保溫一段時間奧氏體化，然后空冷，如果鋼材尺寸較大，可采用吹風、噴水霧等強制冷卻手段冷卻，達到細化/均勻材料晶粒度、消除/減輕網狀、消除/減輕異常組織的目的，然后再經回火消除鋼的內應力，提高塑性并取得合適的強度及塑性。