将工件完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡组织的退火称为完全退火。
完全退火主要用于中碳钢和中碳合金钢铸件、焊件、锻件、轧制件等。也可用于高速钢、高合金钢淬火返修前的退火。其目的在于细化组织、降低硬度、改善切削加工性能及去除内应力。
1.准备工作
在实施退火前，应核实一些项目并做好准备工作。
（1）工件 可参照本章1.1.1节均匀化退火的准备工作进行。
（2）设备
1）用于退火的加热设备主要是箱式、井式或台车式炉（燃煤、燃油、燃气、电阻）等。根据要求，可以选取空气、保护气氛或真空等作为加热介质。大批生产时还可使用连续式炉；小件、返修件也可使用盐浴炉。
2）每年至少测定一次加热设备的有效加热区。有效加热区的测定，按GB／T9452—2003标准进行。在正常装炉量情况下，炉内有效加热区的温度允许偏差，应调节控制在±15℃范围内。
3）使用燃料炉时，在炉子设计时，就应确保其火焰不和工件直接接触。
4）使用保护（或可控）气氛加热炉时，所使用的氩、氮、氢等气体应符合JB／T 7530—2007标准的要求。炉内气氛应能根据退火工艺要求进行调节和控制。
5）使用真空炉时，对真空炉的要求应符合GB／T 22561—2008《真空热处理》的规定。真空炉内的真空度和炉内气氛的组成，应能按工艺要求进行调节。其冷态空炉充分干燥后的压升率应小于0.67Pa／h。真空炉的有效加热区内温度允许偏差应符合GB／T 22561—2008标准中表3的规定，即±10℃。
6）使用连续式炉时，炉子应能调节输送速度。
7）盐浴加热炉的盐浴，应按工艺要求进行正常的校正和捞渣。所用的盐浴不得腐蚀工件，选用时应参照JB／T 4390—2008《高、中温热处理盐浴校正剂》、JB／T 9202—2004《热处理用盐》进行。
8）工件加热后，在随炉冷却过程中，设备应尽量保证各部位的冷却速度均匀一致。
（3）测量仪表和温控装置 可参照本章1.1.1节均匀化退火的准备工作进行。
（4）工夹具 可参照本章1.1.1节均匀化退火的准备工作进行。
2.装炉
可参照本章1.1.1节均匀化退火的装炉要求进行。
3.工艺规范
（1）工艺要点 完全退火是以改变组织与性能为目的的工艺方法。为此，在确定工艺参数时，应以控制加热温度、保温时间及冷却速度为重点。
（2）加热温度 原则上为Ac3＋（30～50）℃。为了促进合金钢中合金碳化物的溶解及奥氏体均匀化，以及淬火返修件为了细化淬火粗大过热组织，消除组织结构的遗传性也可选择Ac3＋（50～90）℃作为加热温度。表1-1为几种常用钢材的退火加热温度。
表1-1 几种常用钢材的退火加热温度
（3）加热速度 加热速度主要与钢的化学成分、工件形状尺寸、炉子功率、装炉量大小、堆放形式以及退火工艺要求等诸多因素有关。在一般情况下，较高的加热速度有利于提高生产效率。但是，对于高合金钢和大型铸锻件，以及较大的装炉量时，高的加热速度容易造成工件内外温差过大，导致畸变、开裂倾向增大。
碳钢、低合金钢的中、小工件，加热速度宜控制在100～200℃／h，可采用到温入炉或高温入炉的方式。
中、高合金钢、形状复杂或截面大的工件以及当较大装炉量时，可采用低温入炉，随炉升温的加热方式。当温度低于700℃时，加热速度宜控制在30～70℃／h（可采取中间保温的方式）；而当温度超过700℃后，可将加热速度增大到80～100℃／h。
如果采用装箱退火，在低温装炉后，为使加热均匀，当加热到500～550℃时，应适当恒温，然后再升到退火温度。
（4）保温时间 保温时间是指为达到工件内外温度一致，完成组织转变和奥氏体均匀化的需要而恒温保持的一段时间，加热温度越高，保温时间越长。越有利于获得层片状珠光体组织；反之，如果加热温度较低，保温时间较短，奥氏体成分越不均匀，则可能获得粒状珠光体组织。
在实际生产中，常采用以下两种方法来计算：
1）按工件的有效厚度，采用如下经验公式：
τ＝KαD
式中 τ——加热或保温时间（min）；
K——装炉系数（按1～1.5计）；
D——工件有效厚度（mm）；
α——加热或保温系数（min／mm）。
电炉加热时，保温系数α按下述原则选取：
碳素钢：1.5～1.8min／mm；
合金结构钢：1.8～2.0min／mm；
合金工具钢：2.0～3.0min／mm。
油炉、燃气炉加热时，其保温时间τ＝电炉加热保温时间×（0.5～0.7）。
大型铸钢件的保温时间（h）τ＝k＋0.25Q
式中 k——常数（当Φ≥100mm时，k＝6；Φ＜100mm时，k＝4）；
Q——工件装炉量（t）。
在850～900℃退火的锻轧件：保温时间（h）τ＝4＋（0.2～0.4）Q；(www.xing528.com)
在800～850℃退火的钢件：保温时间（h）τ＝4＋（0.5～0.6）Q；
装箱退火件在计算保温时间后应再增加2～3h。
盐浴炉加热时：加热时间（h）τ＝工件有效厚度（mm）D×加热系数（min）α
式中 α——加热系数，其值在0.5～1.0min／mm范围内选取，当D＜20mm时取上限；D＞50mm时取下限。
2）按工件的几何因素。按这种方法计算，加热时间要比上述方法的时间短，而且保温时间占的比重较少。
加热时间（min）τ＝KW（加热时间略含保温时间）
式中 K——与加热条件有关的综合物理因子；
W——与工件尺寸和形状有关的几何指数（mm）。
式中 V——工件的体积（mm3）；
A——工件的面积（mm2）。
表1-2为空气炉KW的实用时间计算。
表1-2 空气炉KW的实用时间计算
注：B—板厚；δ—壁厚；L—柱长；D—外径（包括非圆柱的内切圆直径）。
真空炉中退火时，加热保温时间一般比空气炉长两倍。
由于影响加热时间的因素很多，计算数据仅供参考。应用时，还应结合具体情况予以修正，以确保足够的加热保温时间。
（5）冷却速度 为了缩短退火工艺周期，钢件在奥氏体化后，只要能使最终的组织与硬度符合规定，内应力减至最低程度，应尽可能从奥氏体化温度快冷到室温。
通常，在炉内缓冷时，可冷到500～550℃出炉空冷；对于要求内应力降到很低程度的工件，应炉冷到小于350℃出炉空冷。
各种钢件在炉内的冷却速度：
碳素钢为100～200℃／h；
合金钢为50～100℃／h；
高合金钢为20～60℃／h。
高合金钢在奥氏体化后，可快冷到低于临界温度30～40℃的炉中等温冷却，有助于缩短工艺周期。
4.操作注意事项
可参见本章1.1.1节均匀化退火的注意事项。
5.后续工序
1）退火后，对有严重氧化皮的工件应进行清理［如进行酸洗、喷砂（丸）等］。
2）有畸变要求的工件，在测量畸变量后，对畸变超差件进行校正。必要时，校正后应进行去应力退火（不宜采用敲击方法进行校正）。
6.质量检验
1）外观。工件表面不得有裂纹、影响最终形状尺寸的伤痕、氧化皮等缺陷。外观检验可用肉眼或放大镜观察。
2）硬度。几种常用钢材完全退火后的硬度见表1-3。
表1-3 几种常用钢材完全退火后的硬度
工件退火后硬度应均匀，表面硬度的偏差范围不应超出GB／T 16923—2008标准中表5的规定。
硬度的测定部位按工艺规定确定。
硬度的测定，按GB／T 231.1—2009《金属材料 布氏硬度试验 第1部分：试验方法》进行。
3）金相组织。根据钢种不同，应得到符合设计和工艺要求的正常组织。
晶粒度为5～8级；大型铸锻件为4～8级。
晶粒度检测按GB／T 6394—2002《金属平均晶粒度测定法》标准的规定进行。
表面氧化脱碳层应不超过其加工余量（直径或厚度）的1／3。表面脱碳层检验按GB／T 224—2008《钢的脱碳层深度测定法》标准的规定进行。
4）畸变。工件畸变量应控制在机械加工余量和使用允许的范围内。通常，工件畸变量应小于其加工余量（直径或厚度）的1／3。
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