回火均温是指锻件表面温度与炉子温度达到一致的过程。均温时间是指仪表到达指定回火温度开始到锻件表面的火色与炉膛一致，即锻件表面温度与炉温一致所需的时间。一般锻件表面火色只能凭经验确定，但在低温回火时，往往看不出锻件的火色，因此回火工艺规范中并不给出均温时间，而是将保温时间延长一半来保证达到均温的要求。
均温结束后，开始保温。在保温过程中，淬火组织完成回火转变。回火保温开始后火车轮锻件的机械性能急剧变化（强度和硬度下降，塑性和韧性提高）,淬火残余内应力迅速降低。随着保温时间的延长，性能变化和内应力消除逐步减慢，当到达一定时间后，性能和应力变化就趋向稳定。火车轮锻件的性能和应力变化达到稳定值所需的最短时间就是回火的保温时间。回火过程主要是消除淬火冷却过程中行车轮内部的残余应力，得到一定分散度的回火组织，以满足规定的机性能要求。高温回火时的组织转变过程就是相的回变和再结晶、碳化物的析出和聚集长大的过程。这些都是以原子的扩散为基础的，主要决定于温度，时间的作用是第二位的，一般回火保温2小时后，这种转变过程就变得极为缓慢。而第一类内应力的松弛过程则要缓慢得多，一般要十多小时。一般在大锻件的回火过程中，如前所述保温开始时火车轮锻件中心温度低于表面温度，故在保温过程中实际上还包括一部分心部升温时间。在生产中一般按100毫米有效厚度保温2小时计算，正火行车轮的回火按1.5小时/100毫米计算。回火保温总时间不得少于4小时。
回火后冷却速度过大会产生较大的残余应力与瞬时应力。为了降低火车轮锻件的残余应力，通常在400℃以上时，冷却速度应控制在50-5℃/时之间。在400-600℃之间的慢冷,对具有回火脆性的钢种将使冲击韧性显著降低。因此，一般制订回火冷却工艺时，是以消除残余应力和回火脆性为依据的。
详细地阐述了冷却速度对残余应力的影响。残余应力主要是产生在400-450℃以上的冷却过程。当温度低于400-450℃时，钢已处于弹性状态，冷却速度对残余应力就没有显著影响。所以400℃以上要缓冷，400℃以下可以冷得快些。400-450℃之间等温一段时间，会减小火车轮锻件弹塑性状态时的内外温差，有利于减小残余应力。
