正火熱處理的目的是改善鋼材韌性的熱處理，將鋼構件加熱到Ac3溫度以上30-50℃后，保溫一段時間出爐空冷。主要特點是冷卻速度快于退火而低于淬火，正火時可在稍快的冷卻中使鋼材的結晶晶粒細化，不但可得到滿意的強度，而且可以明顯提高韌性(AKV值），降低構件的開裂傾向。一些低合金熱軋鋼板、低合金鋼鍛件與鑄造件經正火處理后，材料的綜合力學性能可以大大改善，而且也改善了切削性能。
不同鋼材回火的作用：
① 對亞共析鋼，正火用以消除鑄、鍛、焊件的過熱粗晶組織和魏氏組織，軋材中的帶狀組織；細化晶粒；并可作為淬火前的預先熱處理。
② 對過共析鋼，正火可以消除網狀二次滲碳體，并使珠光體細化，不但改善機械性能，而且有利于以后的球化退火。
③ 對低碳深沖薄鋼板，正火可以消除晶界的游離滲碳體，以改善其深沖性能。
④ 對低碳鋼和低碳低合金鋼，采用正火，可得到較多的細片狀珠光體組織，使硬度增高到HB140-190，避免切削時的“粘刀”現象，改善切削加工性。對中碳鋼，在既可用正火又可用退火的場合下，用正火更為經濟和方便。
⑤ 對普通中碳結構鋼，在力學性能要求不高的場合下，可用正火代替淬火加高溫回火，不僅操作簡便，而且使鋼材的組織和尺寸穩定。
⑥ 高溫正火(Ac3以上150～200℃)由于高溫下擴散速度較高,可以減少鑄件和鍛件的成分偏析。高溫正火后的粗大晶粒可通過隨后的二次較低溫度的正火予以細化。
⑦ 對某些用于汽輪機和鍋爐的低、中碳合金鋼，常采用正火以獲得貝氏體組織，再經高溫回火，用于400～550℃時具有良好的抗蠕變能力。
⑧ 除鋼件和鋼材以外，正火還廣泛用于球墨鑄鐵熱處理，使其獲得珠光體基體，提高球墨鑄鐵的強度。
由于正火的特點是空氣冷卻，因而環境氣溫、堆放方式、氣流及工件尺寸對正火后的組織和性能均有影響。正火組織還可作為合金鋼的一種分類方法。通常根據直徑為25毫米的試樣加熱到900℃后,空冷得到的組織，將合金鋼分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。