正火后回火的目的一般是主要针对于大截面零件而言的有以下作用，非常重要：

1、对于像电机轴、压机容器等零件（材质一般为碳钢或低合金结构钢）而言，正火+高温回火就是其最终热处理，因此正火后及时回火处理能有效的稳定组织及尺寸，进一步消除工件内应力，对提高综合力学性能有明显作用；

2、对于大型锻件而言，正火后及时高温回火（一般还在中间加一次过冷）除了能达到前面所述之目的外，还有扩氢的重要作用，特别是高淬透性钢，（氢是产生白点的因素）而大锻件若内部产生了白点的话一般都要报废。所以重要零件（或特殊材料）正火+高温回火是十分必要的。

一般正火不进行回火，当淬透性比较好的材料或者采用雾冷正火时，要进行高温回火，因为淬透性好的材料正火时易出现混晶组织，雾冷造成一定的应力，所以要进行回火，这样不但消除应力，还能提高材料综合性能。

正火主要是为了细化晶粒消除网状碳化物，回火是消除应力。

正火是将材料加热到Ac3以下某一温度经保温后空气中冷却的金属热处理工艺。正火与退火的不同点是正火冷却速度比退火冷却速度稍快，因而正火组织要比退火组织更细一些，其机械性能也有所提高。另外，正火炉外冷却不占用设备，生产率较高，因此生产中尽可能采用正火来代替退火。

回火的作用在于：①提高组织稳定性，使工件在使用过程中不再发生组织转变，从而使工件几何尺寸和性能保持稳定。②消除内应力，以便改善工件的使用性能并稳定工件几何尺寸。③调整钢铁的力学性能以满足使用要求。分为高温、低温、中温回火，其中高温回火又称为调质处理

正火后回火的目的就是去应力回火，原因很简单：正火工艺的冷却并非平衡冷却，所获得的组织并非平衡组织，非平衡组织内部自然存在一定的内应力。

这一点，可以追溯到回火的最初定义：回火过去的文献把回火定义为——把淬过火或正火的钢件加热到设定的某一温度（低于下临界点温度），保持充分的时间，以消除其因淬火或正火等所产生的残余应力，并获得较稳定的显微组织和设计需要的综合力学性能的热处理工艺。现在的文献大多把回火定义为：采用加热手段，将不稳定的淬火组织转变为相对稳定的回火组织，并降低淬火应力，从而在保持较高强度和硬度的条件下，尽量提高钢的韧性和塑性，得到良好的机械性能，使工件在使用过程中，不发生形状和尺寸超差。

由于钢材在热加工中由于加热、轧制、冷却时存在问题，容易导致钢中存在晶粒度粗大/不均、先共析组织网状析出、存在异常组织等，如直接进行回火处理无法消除/改善上述缺陷，直接影响热处理效果。故对于较高级用途的钢材，如高压锅炉管等，一般先进行正火，将钢加热到临界温度Ac3或Accm线以上30～50℃后保温一段时间奥氏体化，然后空冷，如果钢材尺寸较大，可采用吹风、喷水雾等强制冷却手段冷却，达到细化/均匀材料晶粒度、消除/减轻网状、消除/减轻异常组织的目的，然后再经回火消除钢的内应力，提高塑性并取得合适的强度及塑性。