退火是指將鍛件加熱到適當溫度，保持一定時間，然后級慢冷卻的熱處理工藝。
退火的實質是將鋼加熱奧氏體化后進行珠光體轉變。退火后的組織，對亞共析鋼通常是鐵素體+片狀珠光體；而對共析鋼或過共析鋼則是粒狀珠光體。總之，退火組織是接近平衡狀態的組織。
退火的目的主要有以下幾點：降低鋼的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷變形加工。細化品粒，消除因鑄造、鍛造和焊接后引起的組織缺陷，均勻鋼的組織及成分，改善鋼的性能或為以后的熱處理作準備。消除鋼中的內應力，以防止變形和開裂。
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去應力退火、再結晶退火和均勻化退火等幾種。
1.完全退火：完全退火又稱重結晶退火，它是將鍛件加熱完全奧氏體化后緩慢冷卻，獲得接近平衡狀態組織的熱處理工藝。
完全退火主要用于亞共析鋼，一般是中碳鋼及低、中碳合金結構鋼的鍛件、鑄件及熱軋型材，有時也用于它們的焊接構件。完全退火不適用于過共析鋼，因為過共析鋼完全退火需加熱到以上，在緩慢冷卻時，滲碳體會沿奧氏體晶界析出，呈網狀分布，導致材料脆性增大，給最終熱處理留下隱患。
2.球化返火：為使鍛件中碳化物球狀化而進行的退火工藝。即將鋼材加熱到AC1以上20~30℃，保溫一段時間，然后緩慢冷卻，得到在鐵素體的基體上均勻分布著球狀或顆粒狀碳化物的組織。
球化退火主要適用于共析鋼和過共析鋼，如碳素工具鋼、合金工具鋼、軸承鋼等。這些鋼經軋制、鍛造后空冷所得組織是片層狀珠光體與網狀滲碳體，這樣的組織硬而脆，不僅難以切削加工，而且以后淬火過程中也容易變形和開裂。而球化退火得到的是球狀珠光體組織，其中的滲碳體呈球形顆粒，彌散分布在鐵素體基體上。和片狀珠光體相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加熱時，奧氏體晶粒不易粗大，冷卻時鍛件變形和開裂傾向小。另外，對于一些需要改善冷塑性變形（如沖壓、冷鐓等）的亞共析鋼有時也可采用球化退火。
由于球化退火只是加熱到略高于AC1的溫度，其奧氏體化是“不完全”的，只是片狀珠光體轉變成奧氏體，及少量過剩碳化物溶解。因此，它不可能消除網狀碳化物。如過共析鋼有網狀碳化物存在，則必須在球化退火前先進行正火，將其消除，這樣才能保證球化退火正常進行。
3.去應力退火：為去除鍛件塑性變形加工、切削加工或焊接造成的內應力及鑄件內存在的殘留應力而進行的退火。
鍛件中存在的內應力十分有害，如不及時消除，將使鍛件在加工及使用過程中發生變形，影響鍛件精度。此外，內應力與外加載荷疊加在一起還會引起材料發生意外的斷裂。因此，鍛造、鑄造、焊接以及切削加工后的鍛件應采用去應力退火，以消除加工過程中產生的內應力。
去應力退火的加熱溫度低于相變溫度小，因此在整個處理過程中不發生組織轉變。內應力主要是通過鍛件在保溫和緩冷過程中消除的。為了使鍛件內應力消除得更加徹底，在加熱時應控制加熱速度，一般是低溫進爐，然后以100℃/h左右的加熱速度加熱到規定溫度焊件的加熱溫度略高于600℃，保溫時間視情況而定，通常為2~8h。鑄件去應力退火的保溫時間宜取上限，冷卻速度控制在20~50℃/h，冷至300℃以下才能出爐。
4.再結晶退火：再結晶退火又稱為中間退火。它是指將冷塑性變形加工的鍛件加熱到再結晶溫度以上，保持適當時間，通過再結晶使冷塑性變形過程中產生的晶體學缺陷基本消失，重新形成均勻的等軸晶粒，以消除形變強化效應和殘留應力的退火工藝。
再結晶退火就是利用材料冷塑性變形后，加熱時的再結晶現象，使被拉長、壓扁或破碎的晶粒變為均勻的等軸晶粒，來達到消除加工硬化，恢復塑變能力，以利于進一步變形加工的目的。
5.均勻化退火：又稱為擴散退火。以減少鍛件化學成分和組織的不均勻性程度為主要目的，將其加熱到高溫并長時間保持，然后緩慢冷卻的退火工藝。
均勻化退火的加熱溫度，一般選在鋼的熔點以下100~2OO℃,通常為1050~1150℃,保溫時間一般為10~15h,以保證擴散充分進行，達到消除或減少化學成分或組織不均勻的目的。由于均勻化退火的加熱溫度高、時間長，晶粒必然粗大。為此，必須再進行一次完全退火或正火，使組織重新細化。
