完全退火是將鋼件或鋼材加熱至Ac3以上，保溫足夠長時間，使組織完全奧氏體化后進行緩慢冷卻，以獲得近于平衡組織的熱處理工藝。它主要用于亞共析鋼（wc=0.3%~0.6%），其目的是細化晶粒、均勻組織、消除內應力、降低硬度和改善鋼的可加工性。低碳鋼和過共析鋼不宜采用完全退火。低碳鋼完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。過共析鋼加熱至Accm以上奧氏體狀態緩冷退火時，有網狀二次滲碳體析出，使鋼的強度、塑性和沖擊韌度顯著降低。

在中碳結構鋼鑄件、鍛（軋）件中，常見的缺陷組織有魏氏組織、晶粒粗大和帶狀組織等。在焊接工件焊縫處的組織也不均勻，熱影響區具有過熱組織和魏氏組織，造成很大的內應力。魏氏組織和晶粒粗大等會顯著降低鋼的塑性和沖擊韌度，而帶狀組織使鋼的力學性能出現各向異性，斷面收縮率較低，尤其是橫向沖擊韌度很低。通過完全退火，使鋼的晶粒細化、組織均勻，魏氏組織難以形成，并能消除帶狀組織。

完全退火采用隨爐緩冷，可以保證先共析鐵素體的析出和過冷奧氏體在Ar1以下較高溫度范圍內轉變為珠光體，從而達到消除內應力、降低硬度和改善可加工性的目的。

完全退火工藝參數的確定。

1)加熱溫度。完全退火溫度必須適當地高于Ac3點，原則上碳素鋼為Ac3+30~50℃，合金鋼為Ac3+50~70℃。

2)保溫時間。工件在退火溫度下的保溫時間不僅要保證工件燒透，即工件心部達到要求的加熱溫度，而且要保證全部得到均勻化的奧氏體。完全退火保溫時間與鋼材成分、工件厚度、裝爐量和裝爐方式等因素有關。通常，加熱時間以工件的有效厚度來計算。一般碳素鋼或低合金鋼工件，當裝爐量不大時，在箱式爐中退火的保溫時間可按下式計算：

t=KD

式中t-保溫時間(min)；

D-工件有效厚度(mm)；

K-加熱系數，一般K=1.5~2.0min/mm。

若裝爐量過大，則應根據具體情況延長保溫時間。

3)冷卻速度。冷卻速度根據鋼種和性能要求而定，總的原則是使其組織在珠光體區域進行轉變。若冷卻太快，則會使生成的珠光體片層太薄，硬度過高，不利于切削加工；若冷速太慢，則會降低生產率，并出現粗大的塊狀鐵素體。冷卻大致可這樣控制，碳素鋼為100~200℃/h，合金鋼為50~100℃/h。總之，退火后的冷卻應當充分緩慢，以保證奧氏體在A1溫度以下過冷度不大的情況下進行珠光體轉變，否則將因過冷度較大而獲得彌散度較大的珠光體組織，使硬度偏高。當溫度降至600℃左右時，奧氏體向珠光體的轉變已經完成，為了提高生產率，此時可以出爐空冷。