球化退火工藝主要用于低碳鋼、中碳鋼、低碳合金結(jié)構(gòu)鋼中碳合金結(jié)構(gòu)鋼的冷鐓、冷擠壓前的預(yù)先熱處理。其目的是降低硬度，增大基體塑性指標(biāo)，防止冷鐓和冷擠壓時(shí)零件開裂。目前在螺紋緊固件和中小型滲碳件、碳氮共滲件的初始成形中運(yùn)用較多。

對(duì)于高碳鋼及高碳合金工具鋼，球化退火可用來(lái)降低硬度，便于切削加工，提高表面精度。并能減少最終熱處理的變形開裂。

球化不均勻的原因是：退火加熱溫度低，保溫時(shí)間短，最終生成細(xì)片狀珠光體和點(diǎn)狀碳化物；加熱溫度高，加熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，產(chǎn)生大顆粒碳化物及粗片狀珠光體；球化退火前用正火消除網(wǎng)狀組織或大塊狀碳化物。

退火加熱溫度低，使奧氏體化不均勻，原始組織中滲碳體未完全斷裂，碳原子擴(kuò)散不充分。通過(guò)共析轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，在富碳區(qū)，未溶解碳化物迅速長(zhǎng)大，并按球狀析出，在球狀碳化物周圍伴隨鐵素體形成；在貧碳區(qū)，首先形成細(xì)片狀珠光體，若在Ar1以下停留時(shí)間過(guò)短，使?jié)B碳體不能充分球化，最終冷卻后，形成條狀組織、多角形及人字形組織。

加熱溫度太高時(shí)，滲碳體全部溶解，球化時(shí)失去滲碳體核心，不利于球化，而導(dǎo)致球化不均勻。

低碳鋼在球化退火時(shí)，因碳化物少，球化時(shí)碳原子擴(kuò)散距離大，球化困難，易形成片狀組織，故操作時(shí)應(yīng)注意控制溫度和保溫時(shí)間。

亞共析鋼中存在大塊狀的鐵素體和珠光體，球化退火后，碳化物分布極不均勻。原始組織為片狀珠光體時(shí)，當(dāng)只用少于A1以下溫度低溫球化退火時(shí)，即使長(zhǎng)時(shí)間保溫，球化還是很困難的。

在相同的含碳量下，球化溫度一定時(shí)，球化退火時(shí)間越長(zhǎng)，碳化物晶粒越粗大，硬度越低。在相同的球化時(shí)間內(nèi)，球化溫度低的硬度高。從奧氏體化溫度冷卻到等溫時(shí)的冷速越快，轉(zhuǎn)變溫度越低，使鐵素體和滲碳體擴(kuò)散越困難，越不利于形成球狀組織。故應(yīng)以10~20℃/h的冷速緩慢冷卻。

過(guò)共析碳鋼或高碳合金鋼常出現(xiàn)欠熱組織（未溶解的片狀碳化物），該組織硬度高，淬火加熱易溶解，使淬火開裂傾向增大，殘留奧氏體增多。可通過(guò)補(bǔ)充低溫球化退火改進(jìn)，同時(shí)應(yīng)嚴(yán)控球化退火的奧氏體化溫度、時(shí)間及冷卻規(guī)范。

低碳鋼和中碳鋼球化體評(píng)級(jí)見(jiàn)JB/T 5074-2007標(biāo)準(zhǔn)，冷鐓、冷擠壓時(shí)的組織一般4～6級(jí)合格。

滾動(dòng)軸承鋼球化退火后按GB/T 7813-1998標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，一般2~4級(jí)合格。

碳素工具鋼球化退火后按GB 1298-2008有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，合金工具鋼球化退火后按GB 1299-2000有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)評(píng)級(jí)，高速鋼球化退火后按GB 9943-2008標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定評(píng)級(jí)。