球化退火工藝主要用于低碳鋼、中碳鋼、低碳合金結構鋼中碳合金結構鋼的冷鐓、冷擠壓前的預先熱處理。其目的是降低硬度，增大基體塑性指標，防止冷鐓和冷擠壓時零件開裂。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用較多。

對于高碳鋼及高碳合金工具鋼，球化退火可用來降低硬度，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，保溫時間短，最終生成細片狀珠光體和點狀碳化物；加熱溫度高，加熱時間過長，產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，碳原子擴散不充分。通過共析轉變溫度時，在富碳區，未溶解碳化物迅速長大，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，首先形成細片狀珠光體，若在Ar1以下停留時間過短，使滲碳體不能充分球化，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，滲碳體全部溶解，球化時失去滲碳體核心，不利于球化，而導致球化不均勻。

低碳鋼在球化退火時，因碳化物少，球化時碳原子擴散距離大，球化困難，易形成片狀組織，故操作時應注意控制溫度和保溫時間。

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，當只用少于A1以下溫度低溫球化退火時，即使長時間保溫，球化還是很困難的。

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

過共析碳鋼或高碳合金鋼常出現欠熱組織（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?？赏ㄟ^補充低溫球化退火改進，同時應嚴控球化退火的奧氏體化溫度、時間及冷卻規范。

低碳鋼和中碳鋼球化體評級見JB/T 5074-2007標準，冷鐓、冷擠壓時的組織一般4～6級合格。

滾動軸承鋼球化退火后按GB/T 7813-1998標準評級，一般2~4級合格。

碳素工具鋼球化退火后按GB 1298-2008有關標準評級，合金工具鋼球化退火后按GB 1299-2000有關標準評級，高速鋼球化退火后按GB 9943-2008標準規定評級。