钢的均匀化退火是将钢锭、铸件或锻坯加热至略低于固相线的温度长时间保温，然后缓慢冷却以消除化学成分不均匀现象的热处理工艺，曾称为扩散退火。其目的是消除铸锭或铸件在凝固过程中产生的枝晶偏析及区域偏析，使成分和组织均匀化。为使各元素在奥氏体中充分扩散，均匀化退火加热温度很高，通常为Ac3或Accm以上150~300℃，具体加热温度视偏析程度和钢种而定。碳素钢一般为1100~1200℃，合金钢多采用1200~1300℃。保温时间也与偏析程度和钢种有关，通常可依最大有效截面或装炉量大小而定，一般均匀化退火时间为10~15h。

由于均匀化退火需要在高温下长时间加热，因此奥氏体晶粒十分粗大，需要再进行一次完全退火或正火，以细化晶粒。均匀化退火生产周期长，消耗能量大，工件氧化、脱碳严重，成本很高，所以只是一些优质合金钢及偏析较严重的合金钢铸件及钢锭才使用这种工艺。