将金属或合金加热到适当温度，保持一定时间，然后缓慢冷却的热处理工艺称为退火。

按照退火目的和要求的不同，退火可分为很多种。下面只介绍机械制造中用得最多的几种，它们的加热温度范围和工艺曲线如图5.21所示。

图5.21　碳钢的各种退火和正火工艺规范示意图

5.2.1.1　完全退火

将钢或钢件完全奥氏体化，随之缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火工艺称为完全退火。

完全退火的目的是通过完全重结晶，使钢的原始粗大不均匀组织细化，得到接近平衡状态的组织，以提高性能或降低钢的硬度，改善切削加工性能。由于冷却速度缓慢，一般还可以消除以前加工过程中形成的内应力。

完全退火的加热温度一般选为Ac3以上20～30 °C，这样的温度既可以使晶粒细化，又利于奥氏体成分的均匀化。

完全退火主要用于含碳 0.3%～0.6%的亚共析钢锻件和铸件，退火后获得铁素体和珠光体组织。过共析钢不宜采用完全退火，因为加热到Accm以上缓冷时，沿奥氏体晶界会析出二次渗碳体，使钢的韧性、切削加工性能大大降低，并可能在以后的热处理中引起开裂。

完全退火所需时间长，特别对某些奥氏体较稳定的合金钢更是如此。如果在A1以下，珠光体形成温度等温停留，使之进行等温转变，称为等温退火。等温退火不仅使退火时间缩短，还可获得更加均匀的组织。

45钢锻造及完全退火后的机械性能见表5.2。

表5.2　45钢经锻造及完全退火后的机械性能比较

5.2.1.2　球化退火(www.daowen.com)

使钢中碳化物球状化而进行的退火工艺称为球化退火。

球化退火的目的是使钢中的二次渗碳体及共析渗碳体球化。钢中碳化物的球状化可以提高钢的塑性、韧性，改善切削加工性能，并为以后的淬火做好组织准备，减少最终热处理时的变形开裂倾向。

球化退火主要用于含碳量大于0.6%的各种高碳钢和高碳合金钢等。图5.22是T12钢球化退火后的显微组织：在铁素体基体上分布着细小均匀的球状渗碳体。这种由铁素体和球状渗碳体组成的机械混合物叫作粒状珠光体。

图5.22　T12钢球化退火后的显微组织

球化退火一般采用随炉加热，加热温度为 Ac1＋（10～30 °C），短时间保温，在随后的缓冷或在Ar1－（20～30 °C）的等温过程中，从奥氏体内直接析出球状共析渗碳体。对于过共析钢，如果其组织为珠光体和网状二次渗碳体，应在球化退火前，先进行一次正火处理，消除网状碳化物，以利于球化进行。

5.2.1.3　扩散退火

扩散退火是将钢锭或铸钢件加热到略低于固相线的温度，长时间保温，然后缓慢冷却，以消除化学成分不均匀现象的一种热处理工艺。扩散退火加热温度通常为 Ac3以上 150～300 °C，具体加热温度视钢种及偏析程度而定，保温时间一般为10～15 h。

扩散退火后钢的晶粒非常粗大，需要再进行完全退火或正火。由于高温扩散退火生产周期长、消耗能量大、生产成本高，所以一般不轻易采用。

5.2.1.4　去应力退火

为了去除由于塑性变形加工、焊接等而造成的残余应力以及铸件内存在的残余应力而进行的退火称为去应力退火。

冷热加工过程中形成的残余应力的大小、方向、分布对工件尺寸的稳定性和力学性能有很重要的影响，这种内应力和后续工艺过程中产生的应力叠加，易使工件发生变形和开裂，残余拉应力还是应力腐蚀破坏的主要原因。

去应力退火的加热温度在Ac1以下某一温度（一般在500～600 °C）保温一段时间后，缓慢冷却。应力主要靠保温和随炉缓冷而消失，加热温度越高，消除内应力越充分，保温时间也越短。为了不致在冷却时再次产生新的内应力，去应力后的冷却速度应尽量缓慢。去应力退火过程中没有组织转变。