这是由于金属经过高温加热后，在其表面形成了一层薄薄的氧化层。根据薄膜干涉的原理，这层氧化层薄膜会干扰光波，从而增强某些波长，同时减少其他波长。而且随着薄膜厚度的不同会呈现出不同的钢材颜色。
氧化层的厚度主要取决于钢与氧气接触时的温度。下图就是一些在比较常见的温度下回火后钢材的颜色表现。

但需要注意的是影响颜色变化程度的因素有很多，因此没有一个可以代表所有情况的颜色和温度表，形成的颜色只能用作钢材加热温度的指示参考。这些因素有：钢材成分铬含量是影响抗氧化性最重要的单一因素。铬含量越高，钢的耐热性就越高，因此热色调的形成就会延迟。气氛可用于氧化过程的氧气含量也会影响形成的颜色。通常假设在空气（即约 20% 氧气）中加热。在焊接中，保护气体或电极涂层的有效性以及其他焊接参数（例如焊接速度）会影响焊道周围形成的热色调颜色的程度。时间随着加热时间的增加，回火颜色预计会加深，即看起来可能使用了更高的加热温度。表面光洁度钢材的原始表面光洁度会影响氧化速度和所形成颜色的外观。粗糙的表面可能会以更高的速度氧化，因此可能会显示出更深的颜色。由于形成的颜色是通过光干涉形成的，因此表面的光洁度也会影响形成的颜色的外观。尽管会受到一些因素的影响，但是颜色的变化依然是一个很直观的方法用来判定零部件到底经历了多高的温度。