在金屬材料的熱處理領域，使鋼中的碳化物球狀化的退火方法稱為球化退火。

一、球化退火的目的

1、降低硬度，改善切削加工性能。鋼經球化退火後，形成的球狀碳化物具有比片狀碳化物低的硬度，有利於改善切削加工性能。

2、細化組織，為淬火做好組織準備。在淬火加熱過程中，由於球狀碳化物比片狀碳化物較難溶於奧氏體，因而可以阻止晶粒長大，減少和防止鋼的過熱。球化退火後得到的組織均勻，有利於減少淬火畸變和開裂傾向。

3、提高淬火工件的耐磨性。由於球狀碳化物在工件淬火後被完全保留下來，且均勻地分布在馬氏體基體上，這些細而硬的小顆粒可以有效地提高工件的耐磨性。

二、球化退火工藝有普通球化退火、等溫球化退火和周期球化退火等。

1)普通球化退火

①加熱溫度。加熱溫度為Ac1+10~20℃。加熱溫度過高，溶入奧氏體中的碳化物太多，則會降低球化的成核率，容易形成片狀珠光體。如果加熱溫度過低，則珠光體中的片狀碳化物溶解不夠，部分片狀碳化物可能因未溶解而保留下來，可能得到細粒狀與片狀混合的珠光體組織。

②保溫時間。其時間長短與零件有效厚度、工件的排列方式和裝爐量大小等因素有關。由於球化退火的溫度比完全退火低，故球化退火的保溫時間應比完全退火稍長些。

③冷卻。工件保溫後以20~ 40℃/h的速度冷卻至500℃以下出爐空冷。冷卻速度影響著退火組織中碳化物顆粒的大小和分布的均勻性。在同一退火溫度下，增大冷卻速度，因碳化物來不及聚集和長大，而得到細小而彌散度較大的組織，使硬度偏高，不利於切削加工。冷卻速度過小，碳化物容易聚集成較大的顆粒。通常，球化退火保溫後，直接緩慢冷卻的冷卻速度應比普通退火慢些。這種退火方法球化較充分，但生產周期長。適用於截麵大的工件及裝爐量大的情況。

2)等溫球化退火。其加熱溫度為Ac1+20~30℃，保溫後冷卻到Ar1-20~30℃，等溫一段時間（等溫時間取決於等溫轉變曲線及工件截麵尺寸大小），然後隨爐冷卻至500℃以下出爐空冷。這種方法退火後的組織比較均勻，且易於控製，生產周期較短。

3)周期球化退火。它是將鋼在Ac1+10~20℃加熱，保溫後在Ar1-20~30℃等溫一段時間，如此反複進行多次等溫球化退火，然後隨爐冷至500℃以下出爐空冷。這種方法得到的球狀碳化物不夠均勻，且操作較麻煩，生產中應用較少，主要用於原始組織為粗片狀珠光體的情況。

球化退火適用於共析鋼或過共析鋼件的退火，如工具、模具、軸承等。