退火一般是把模具钢材加热到高于临界温度约20~30℃，保温一定时间，随后使其缓冷到室温以获得接近于平衡状态组织的工艺。其目的在于：使模具钢材的硬度降至接近最低值；消除模具钢材的内应力；使模具钢材的化学成分均匀以及细化模具钢材的晶粒、改善模具钢材的组织，为后续加工工序作准备。常把某些低于临界温度A1以下的热处理也称做退火，例如软化退火和再结晶退火等等。
退火工艺应根据退火的目的来决定。退火成功与否，几乎完全取决于奥氏体的形成和均匀化，以及随后缓慢冷却时奥氏体在适当过冷情况下的分解。经过热加工（锻轧）缓慢冷却下来的钢，其金相组织为铁素体和碳化物的混合组织，其碳化物含量多少及分布情况一般决定于模具钢材的化学成分、停锻或停轧温度以及冷却速度等。如将具有此种组织的模具钢材加热到Ac1，及Ac3（或Accm）之间，并保持足够的时间，除形成奥氏体外，还将含有一部分铁素体或碳化物。对于亚共析钢而言，加热到上述温度范围时，其中的碳化物将迅速地固溶于奥氏体中，并保留一部分铁素体。而过共析钢，除碳化物溶入奥氏体使达饱和状态外，还将留存一部分碳化物，此种留存的碳化物在适当条件下将聚集球化。若加热温度高于Ac3或Accm，则将形成单相的奥氏体组织。但一些高碳结构钢，如高碳高铬冷作模具钢等，由于其中的特殊碳化物十分稳定，不易溶入奥氏体中，以致加热温度虽然高于Accm并保持较长时间，也难获得单一的奥氏体组织。奥氏体在高温时的均匀程度、晶粒大小以及是否有碳化物颗粒存在，对钢的退火组织有决定性的影响。单相均匀的奥氏体缓冷后，除在晶界上出现数量不同的先共析产物（铁素体或碳化物）外，晶粒内部将为粗细不同的珠光体。如奥氏体中有呈弥散状态分布的碳化物颗粒存在，缓冷时又在略低于下临界点保温较长时间，则将形成球化体。