回火温度对火车轮锻件的力学性能总的影响规律是随着回火温度的升高，其强度和内应力下降，塑性和韧性升高。火车轮锻件回火温度的选择是制订回火工艺的关键。
由于火车轮锻件的钢种和尺寸等差别，其性能变化是不一样的，表现在：各种性能指标的具体数值不一样；各种性能上升或下降的程度不一样；各种性能之间的配合不一样。
回火温度的选择各生产厂家根据自己的设备情况和生产经验都有自己的工艺参数，但基本上都是按火车轮锻件最后的硬度要求或按车轮锻件最后的屈服点的要求来确定回火温度。在选择回火温度时应特别注意钢中碳的含量，当这些元素含量较高时，回火温度应高些，反之则低些。
另外。对特别重要的零件，考虑到碳等元素的偏析，火车轮锻件的水口端和冒口端最好采用不同的回火温度，以使车轮锻件向有较均匀的力学性能。
火车轮锻件回火处理，若第一次回火后的力学性能仍高于设计要求时，要进行第二次回火，这时第二次回火温度应根据第一次回火后力学性能的测定结果和设计要求，参照生产经验加以确定。对于某些高合金钢火车轮锻件，由于淬火后残余奥氏体量比较多，对于火车轮锻件由于偏析，淬火冷速比较缓慢等原因，残余奥氏体往往比小件中多，对这类锻件往往需要进行第二次回火。
所以第二次回火是为使第一次回火后残余奥氏体的转变产物继续回火，这时第二次回火的温度应稍低于第一次回火温度。
火车轮锻件渗碳结束后，有两种方式冷却：一种是直接出炉淬火，这种方法在火车轮锻件上采用较少。因为高温出炉淬火变形大，开裂的危险性也大，对金相的组织和力学性能也不利，即使是在炉内降温到淬火温度再出炉淬火，在火车轮锻件上也很少采用。
另一种是降温出炉，或出炉在保护气氛筒内降温，再进行半精加工或精加工，和去掉不要求渗碳的表面渗碳层，然后再加热淬火。直接在渗碳后出炉空冷会引起表面氧化脱碳，渗碳后再空气中冷却，脱碳就会严重，虽然可以在以后的磨削加工中切除脱碳层，但完全的脱碳无法去掉，将会严重的影响弯曲疲劳强度。
现在设计制造的火车轮锻件，都具有快速降温的功能，即在炉罐和炉壁间的加热室内，用鼓风机通入大量的冷空气，同时在顶部用抽气机将热空气抽出。使炉膛内温度受冷空气冷却和抽风机带走热空气而迅速降温。为了在降温过程中使渗碳罐内气氛保持为还原性，又无法在低温下滴入渗剂和甲醇，火车轮锻件在炉内降温经常采用通入氮气起保护作用。
