模具球化退火最常用的兩種工藝是普通球化退火和等溫球化退火。普通球化退火是將鋼加熱到臨界相變點AC1以上20～30℃，保溫適當時間，然后隨爐緩慢冷卻，冷到500℃左右出爐空冷。等溫球化退火是與普通球化退火工藝同樣的加熱保溫后，隨爐冷卻到略低于臨界相變點Ar1的溫度進行等溫，等溫時間為其加熱保溫時間的1.5倍。等溫后隨爐冷至500℃左右出爐空冷。和普通球化退火相比，等溫球化退火不僅可縮短周期，而且可使球化組織均勻，并能嚴格地控制退火后的硬度。

球化退火主要用于過共析的碳鋼及合金工具鋼。其主要目的在于降低硬度，改善可加工性，并為以后淬火作好組織準備。