球化退火是使钢中碳化物球化而进行的退火工艺.将钢加热到Ac1以上20～30℃,保温一段时间,然后缓慢冷却,得到在铁素体基体上均匀分布的球状或颗粒状碳化物的组织.
球化退火主要适用于共析钢和过共析钢,如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等.这些钢经轧制、锻造后空冷,所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体,这种组织硬而脆,不仅难以切削加工,且在以后淬火过程中也容易变形和开裂.而经球化退火得到的是球状珠光体组织,其中的渗碳体呈球状颗粒,弥散分布在铁素体基体上,和片状珠光体相比,不但硬度低,便于切削加工,而且在淬火加热时,奥氏体晶粒不易长大,冷却时工件变形和开裂倾向小.另外对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火.
球化退火加热温度为Ac1+(20～40)℃或Acm-(20～30)℃,保温后等温冷却或直接缓慢冷却.在球化退火时奥氏化是“不完全”的,只是片状珠光体转变成奥氏体,及少量过剩碳化物溶解.因此,它不可能消除网状碳化物,如过共析钢有网状碳化物存在,则在球化退火前须先进行正火,将其消除,才能保证球化退火正常进行.
球化退火工艺方法很多,最常用的两种工艺是普通球化退火和等温球化退火.普通球化退火是将钢加热到Ac1以上20～30℃,保温适当时间,然后随炉缓慢冷却,冷到500℃左右出炉空冷.等温球化退火是与普通球化退火工艺同样的加热保温后,随炉冷却到略低于Ar1的温度进行等温,等温时间为其加热保温时间的1.5倍.等温后随炉冷至500℃左右出炉空冷.和普通球化退火相比,球化退火不仅可缩短周期,而且可使球化组织均匀,并能严格地控制退火后的硬度.
