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(zhì)是將鋼加熱奧氏體化后進行珠光體轉(zhuǎn)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(tài)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(nèi)應(yīng)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(yīng)力退火、再結(jié)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(jié)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(tài)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(jié)構(gòu)鋼的鍛件、鑄件及熱軋型材，有時也用于它們的焊接構(gòu)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(wǎng)狀分布，導(dǎo)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(jīng)軋制、鍛造后空冷所得組織是片層狀珠光體與網(wǎng)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(zhuǎn)變成奧氏體，及少量過剩碳化物溶解。因此，它不可能消除網(wǎng)狀碳化物。如過共析鋼有網(wǎng)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(yīng)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(nèi)應(yīng)力及鑄件內(nèi)存在的殘留應(yīng)力而進行的退火。
鍛件中存在的內(nèi)應(yīng)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(fā)生變形，影響鍛件精度。此外，內(nèi)應(yīng)力與外加載荷疊加在一起還會引起材料發(fā)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(yīng)采用去應(yīng)力退火，以消除加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。
去應(yīng)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(fā)生組織轉(zhuǎn)變。內(nèi)應(yīng)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(nèi)應(yīng)力消除得更加徹底，在加熱時應(yīng)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(guī)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(yīng)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(jié)晶退火：再結(jié)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(jié)晶溫度以上，保持適當時間，通過再結(jié)晶使冷塑性變形過程中產(chǎn)生的晶體學(xué)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(yīng)和殘留應(yīng)力的退火工藝。
再結(jié)晶退火就是利用材料冷塑性變形后，加熱時的再結(jié)晶現(xiàn)象，使被拉長、壓扁或破碎的晶粒變?yōu)榫鶆虻牡容S晶粒，來達到消除加工硬化，恢復(fù)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(xué)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(xué)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。
