退火（），在冶金學或材料工程，是一種改變材料微結構且進而改變如硬度和強度等機械性質的熱處理。
過程為將金屬加溫到高於再結晶溫度的某一温度並維持此溫度一段時間，再將其緩慢冷卻。退火的功用在於恢復该金属因冷加工而降低的性質，增加柔軟性、延展性和韌性，並釋放內部殘留應力、以及產生特定的顯微結構。退火過程中，多以原子或晶格空位的移動来釋放內部殘留應力，透過這些原子排列重組的過程來消除金屬材料中的差排，這項改變也讓金屬中的差排更易移動，增加其延展性。
在銅、鋼鐵、銀、黃銅的案例中，退火需要歷經很高的温度，通常都要将金屬加熱到熾熱並維持一段時間再冷卻。不像其它含鐵的合金需要緩慢冷卻，銅、銀和黃銅它們可以在空氣中緩慢冷卻，也可以快速在水中淬火。退火過後的金屬可以再進一步加工，如沖壓、塑造、成形等。
熱力學上的退火
金屬在冷加工時，被施加的能量大部分會以熱能的方式消耗掉，然而有少部分以應變能的形式殘留於金屬中，並造成金屬中出现大量的差排。另外，冷加工後，金屬塑性變形所產生的點缺陷同樣也是产生應變能的來源。
在熱力學中，塑性變形的金屬和退火的金屬，兩者的吉布斯能差大約等於儲存的應變能。雖然塑性變形會增加金屬的熵，但增加的效應遠小於應變所增加的內能。因此
:\Delta G = \Delta H - T \Delta S ,
可簡成
:\Delta G \approx \Delta H。
因為塑性變形的金屬自由能較大，故它會自發（Spontaneous）回復平衡狀態。
透過消除晶體結構的空位和差排，可讓原子置於合適的晶格位置，新生成的晶粒改善了金属的機械性質，所以退火不仅可以消除內部應力，還可以改善機械性質，如硬度、延展性等。
退火步驟
退火過程中間會有三個階段。
*第一階段是回復（recovery）。在回復的過程中，晶體內部缺陷（例如晶格空位）會移動回復到正常晶格位置，同時內部應力場也會跟著消失。在回復階段，先前的冷加工過的金屬其電、熱傳導等性質將回復成原來狀態。
*第二階段是再結晶（recrystallization）。再結晶過程中，新的晶粒成型并取代原本因內在應力而變形的晶粒。正常化之后，可進一步進行其他熱處理程序。
完全退火
完全退火（full anneal），可以獲得接近平衡狀態組織的退火程序，形成完全全新的均勻排列結構，且有良好的動力學性質，適用於亚共析成分的低碳或中碳鋼。
要執行完全退火，需將合金加熱到退火點，約在奧氏體化溫度（AC3）之上15℃到40℃左右
扩散退火
扩散退火也称均匀化退火，为消除铸锭或铸件凝固过程中产生的枝晶偏析，达到化学成分的均匀化。特点是加热温度高（Ac3或Acm以上150-300℃），保温时间长（10h以上），产生的晶粒很粗大，需要一次正常的完全退火或正火处理。
球化退火
球化退火主要用于过共析碳钢及合金工具钢，目的是降低硬度，改善切削加工性能，同时获得球化组织，为淬火做好组织准备。具体工艺是：过共析钢加热到Ac1以上30-50℃，保温一段时间，以不大于50℃/h的冷却速度随炉冷却，最终获得的组织为球状珠光体（球状渗碳体分布在铁素体基体上）。在球化退火前，若钢的原始组织中有明显的网状渗碳体，应先进性正火处理，去除网状组织。
半導體的退火
在半導體工業中，矽晶圓需要進行退火。因半導體材料中掺杂了雜質如硼、磷或砷等，會產生大量空位，使原子排列混亂，導致半導體材料性質劇變，因此需要退火來恢復晶體的結構和消除缺陷，也有利于間隙式位置的雜質原子進入置換式位置。
參考
外部連結
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