回火还有助于稳定组织和尺寸，消除内应力。淬火钢的硬度高、脆性大，存在淬火内应力，并且淬火后的马氏体和残余奥氏体处于非平衡态，是一种不稳定组织。在一定条件下，组织会向平衡组织转变，导致工件的尺寸形状改变，性能发生变化。回火处理可以克服这些弱点。回火的主要目的是降低淬火钢的脆性，减少内应力，使组织趋于稳定，并获得所需的性能。淬火钢在回火过程中，随着加热温度的提高，原子活动能力增大，其组织会发生四个阶段性的转变。首先是80～200℃时，马氏体分解，析出薄片状细小的ε碳化物。其次是200～300℃时，残余奥氏体分解，形成过渡组织。再次是250～400℃时，马氏体分解完成，形成回火屈氏体。最后是400℃以上时，回火温度超过400℃时，α相开始回复，500℃以上时发生再结晶，形成回火索氏体。