铁碳合金在一次或多次回火后提髙了硬度的现象称为二次硬化，这种硬化现象是由于特殊碳化物的离位析出和（或）残余奥氏体转变为马氏体或贝氏体所致。某些高合金钢（如髙速钢、高辂模具钢等）尤为突出，它们在一定温度回火后，工件硬度不仅不降低，反而比其淬火态要高得多。产生二次硬化的原因有以下两个方面：
     （1）马氏体转变过程中的弥散强化作用
       自由锻件的钢中含有强烈碳化物形成元素如Cr、Mo、W、V、Ti、Nb等，富集于渗碳体中。当回火温度较高时，这些强烈碳化物形成元索在渗碳体中富集到超过其饱和浓度后，便发生由渗碳体转变为特殊碳化物的过程。这些特珠碳化物比渗碳体更为坚硬，而且它形成时，以高度弥散的粒子析出于基体中，不易聚集长大，引起α相固溶碳量增大并钉扎位错阻碍运动，起着弥散强化作用。
     （2）残余奥氏体转变成回火马氏体或下贝氏体
       这类钢中的残余奥氏体在回火加热、保温过程中不发生分解，而在随后的回火冷却过程中转变为马氏体或下贝氏体，这种现象称为二次淬火。二次淬火也是二次硬化的原因之一，但它与析出特殊碳化物的弥散强化相比，其作用较小，只有当淬火钢中残余奥氏体量很高时，其作用才较显著。