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淬火钢回火后的性能取决于其内部显微组织；钢的显微组织因其化学成分、淬火工艺和回火工艺而异。碳钢在100~250℃之间回火后可以获得更好的机械性能。合金结构钢在200~700℃之间回火炉回火后的机械性能的典型变化如图5所示。5.从图5可以看出，随着回火温度的升高，钢的抗拉强度单调下降；屈服强度0.3先稍微升高，然后降低；截面收缩率和伸长率不断提高；韧性（以断裂韧性K1C为指标）的总体趋势是上升，但在300~400℃和500~550℃之间有两个极小值，相应地称为低温回火脆性和高温回火脆性。因此，为了获得良好的综合机械性能，合金结构钢通常在三个不同的温度范围内回火：超高强度钢在200~30℃左右；
回火脆性是回火炉回火中必须注意的问题：许多合金钢在250~400℃后淬火成马氏体。已经发生的脆性不能通过再加热来消除，因此也被称为不可逆回火脆性。对低温回火脆性的原因进行了大量的研究。一般认为，当淬火钢在250~400℃范围内回火时，渗碳体沉淀在原奥氏体晶体界面或马氏体界面，形成薄壳，是低温回火脆性的主要原因。在钢中加入一定量的硅，延缓回火过程中渗碳体的形成，可以提高低温回火脆性的温度，因此含硅的超高强度钢可以在300~320℃回火而不脆化，有利于提高综合机械性能。
许多合金钢淬火后在500~550℃之间回火，或在600℃以上温度回火后以500~550℃的缓慢冷却速度通过时发生的脆化现象。如果在600℃以上的温度下快速冷却，则可以恢复韧性，因此也称为可逆回火脆性。已证明，钢中的P、Sn、SB、AS等杂质元素在500~550℃的温度下聚集到原奥氏体晶界，导致高温回火脆性；Ni、Mn等元素可与P、SB等杂质元素协同聚集，Cr元素促进这种协同聚集，因此这些元素加剧了钢的高温回火脆性。相反，钼和磷的交互作用阻碍了磷在晶磷的聚集，从而降低了高温回火的脆性。稀土元素也有类似的作用。钢在600℃以上的温度回火炉中常用于抑制快速回火后的磷的脆性。相反，钼和磷的交互作用阻碍了水晶界磷的聚集，可以降低高温回火的脆性。稀土元素也有类似的作用。
