完全退火是将钢件或钢材加热至Ac3以上，保温足够长时间，使组织完全奥氏体化后进行缓慢冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺。它主要用于亚共析钢（wc=0.3%~0.6%），其目的是细化晶粒、均匀组织、消除内应力、降低硬度和改善钢的可加工性。低碳钢和过共析钢不宜采用完全退火。低碳钢完全退火后硬度偏低，不利于切削加工。过共析钢加热至Accm以上奥氏体状态缓冷退火时，有网状二次渗碳体析出，使钢的强度、塑性和冲击韧度显著降低。

在中碳结构钢铸件、锻（轧）件中，常见的缺陷组织有魏氏组织、晶粒粗大和带状组织等。在焊接工件焊缝处的组织也不均匀，热影响区具有过热组织和魏氏组织，造成很大的内应力。魏氏组织和晶粒粗大等会显著降低钢的塑性和冲击韧度，而带状组织使钢的力学性能出现各向异性，断面收缩率较低，尤其是横向冲击韧度很低。通过完全退火，使钢的晶粒细化、组织均匀，魏氏组织难以形成，并能消除带状组织。

完全退火采用随炉缓冷，可以保证先共析铁素体的析出和过冷奥氏体在Ar1以下较高温度范围内转变为珠光体，从而达到消除内应力、降低硬度和改善可加工性的目的。

完全退火工艺参数的确定。

1)加热温度。完全退火温度必须适当地高于Ac3点，原则上碳素钢为Ac3+30~50℃，合金钢为Ac3+50~70℃。

2)保温时间。工件在退火温度下的保温时间不仅要保证工件烧透，即工件心部达到要求的加热温度，而且要保证全部得到均匀化的奥氏体。完全退火保温时间与钢材成分、工件厚度、装炉量和装炉方式等因素有关。通常，加热时间以工件的有效厚度来计算。一般碳素钢或低合金钢工件，当装炉量不大时，在箱式炉中退火的保温时间可按下式计算：

t=KD

式中t-保温时间(min)；

D-工件有效厚度(mm)；

K-加热系数，一般K=1.5~2.0min/mm。

若装炉量过大，则应根据具体情况延长保温时间。

3)冷却速度。冷却速度根据钢种和性能要求而定，总的原则是使其组织在珠光体区域进行转变。若冷却太快，则会使生成的珠光体片层太薄，硬度过高，不利于切削加工；若冷速太慢，则会降低生产率，并出现粗大的块状铁素体。冷却大致可这样控制，碳素钢为100~200℃/h，合金钢为50~100℃/h。总之，退火后的冷却应当充分缓慢，以保证奥氏体在A1温度以下过冷度不大的情况下进行珠光体转变，否则将因过冷度较大而获得弥散度较大的珠光体组织，使硬度偏高。当温度降至600℃左右时，奥氏体向珠光体的转变已经完成，为了提高生产率，此时可以出炉空冷。