正常淬火后的高速鋼回火時，在保溫階段（400℃以下），馬氏體的變化與碳鋼和一般合金鋼相同。從室溫至270℃，首先自馬氏體中析出相，溫度增至400℃，相轉(zhuǎn)變并進行聚集，相應(yīng)地淬火高速鋼的硬度有些下降；由于析出的滲碳體的聚集和大部分淬火應(yīng)力的消除，強度和塑性增加。

       淬火高速鋼中的殘余奧氏體在回火溫度不超過500℃時，無論在加熱或在冷卻的過程中，殘余奧氏體都不發(fā)生轉(zhuǎn)變。當(dāng)回火溫度升至500-600℃吋，高速鋼中的殘余奧氏體發(fā)生催化作用，使大部分殘余奧氏體在冷卻到室溫的過程中轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體，這種現(xiàn)象稱為二次淬火。殘余奧氏體向馬氏體轉(zhuǎn)變的開始點在500-600℃范圍內(nèi)，回火溫度越接近上限，時間越久，點越高。關(guān)于高速鋼回火時殘余奧氏體的催化，可以認為是由于自奧氏體中析出了碳化物使之貧化，從而提高了鍛件殘余奧氏體的馬氏體轉(zhuǎn)變點。也有人認為在生成馬氏體時，使殘余奧氏體中產(chǎn)生相應(yīng)的加工硬化，引起了奧氏體的穩(wěn)定化，回火時殘余奧氏體的催化過程是由于加工硬化的去除而引起的。回火時殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變可以稍增加高速鋼的硬度，但不是產(chǎn)生二次硬化的主要原因。經(jīng)過冷處理后，殘余奧氏體量已不多，但回火至550-570℃時，同樣產(chǎn)生二次硬化。

       在525-575℃范圍內(nèi)進行一次回火，不能使所有的殘余奧氏體轉(zhuǎn)變成馬氏體，回火等溫時間的最初60-80min能使大部分殘余奧氏體轉(zhuǎn)變。一次回火只對淬火馬氏體起回火作用，但在冷卻過程中，在低溫形成的二次馬氏體以及與其形成有關(guān)的內(nèi)應(yīng)力則尚未消除。在第二次回火時，二次馬氏體被回火，工具的脆性也可以消除。如果第一次回火還不足以使全部殘余奧氏體轉(zhuǎn)變，則二次回火將起很大的作用，這樣，在室溫下，鋼將重新含有一定數(shù)量的未回火馬氏體，因此，還要進行第三次，甚至第四次回火。由于多次回火可以較完全地消除殘余奧氏體及殘余奧氏體轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體時產(chǎn)生的應(yīng)力，因而使高速鋼的強度提高，并改善其導(dǎo)熱性。

       在回火冷卻過程中，如果在250-200℃范圍內(nèi)停留或緩慢冷卻，會因穩(wěn)定化的作用使冷卻后的殘余奧氏體量增加，例如W6Mo5Cr4V2鋼的淬火試樣，回火后在水或油中冷卻的殘余奧氏體量為7%，在空氣或爐中冷卻相應(yīng)為12%或22%。一般回火后采用在空氣中冷卻，因此，工具尺寸大小會影響殘余奧氏體的轉(zhuǎn)變程度。

       需要指出的是，高速鋼每次回火后，必須冷至室溫才能進行下一次回火。否則鋼中的殘余奧氏體趨于穩(wěn)定，不易轉(zhuǎn)變，將產(chǎn)生回火不足的現(xiàn)象，使精密工具在以后使用中發(fā)生尺寸變化。對于大型復(fù)雜刀具，為避免回火過程中發(fā)生畸變和開裂，有時還需要采取預(yù)熱和低溫入爐、緩慢升溫等措施。

       普通高速鋼的回火溫度一般在560℃左右，鍛件經(jīng)過多次回火后，使鋼中的殘余奧氏體低于5%。在生產(chǎn)實踐中，一般釆用三次回火，每次回火的時間：在硝鹽爐中為60-75mim在空氣爐中回火需在熱透后保60min。

回火后鋼的硬度一般為HRC63-65。提高回火溫度至580-600℃時，硬度和耐磨性降低，強度沒有什么提高，而沖擊韌性略有提高。回火溫度低于550℃，則回火不充分。一些鉬高速鋼的回火溫度可以低一些（550℃)。

       一些特殊用途高速鋼的回火，可以在更高溫度（570-580℃) 下進行，使回火充分進行，硬度達到HRC65-66。M41鋼自1205℃淬火和565℃回火三次（每次2h）,可達到硬度HRC69。M42鋼自1210℃淬火后520℃四次回火（每次l-2h)，硬度可達到HRC69-70。這是由于殘余奧氏體轉(zhuǎn)變引起的硬化峰與析出引起的硬化峰幾乎一致，這種雙重影響使鋼達到如此高的硬度。但極高的硬度使鋼的強度和韌性不足，故實際使用時只處理到HRC68左右。