高温焼戻しは強じん性が要求されるシャフト類、歯車類、ＳＫＨやＳＫＤなどの工具類に適用されます。
強じん性を必要とする場合には、約５５０℃～６５０℃に最低１時間以上保持し高温焼戻し脆性を阻止する為に急冷をします。得られる組織は約４００℃でトル－スタイト、約６００℃でソルバイト組織になります。
いずれの場合も基本的にはフェライト＋セメンタイトの混合相です。
また、焼戻し硬化用の戻し温度は約５００℃～６００℃で冷却は空冷です。
この処理によって焼入時に残っていたオ－ステナイト（残留オ－ステナイト）がマルテンサイトに変態します。 １回目の焼戻しで残留オ－ステナイトをマルテンサイト変態させ、２回目で本来の意味の焼戻しと言う事になります。つまり硬化用では必ず２回以上焼戻しを行う必要があります。