鋼的均勻化退火是將鋼錠、鑄件或鍛坯加熱至略低于固相線的溫度長時間保溫，然后緩慢冷卻以消除化學成分不均勻現象的熱處理工藝，曾稱為擴散退火。其目的是消除鑄錠或鑄件在凝固過程中產生的枝晶偏析及區域偏析，使成分和組織均勻化。為使各元素在奧氏體中充分擴散，均勻化退火加熱溫度很高，通常為Ac3或Accm以上150~300℃，具體加熱溫度視偏析程度和鋼種而定。碳素鋼一般為1100~1200℃，合金鋼多采用1200~1300℃。保溫時間也與偏析程度和鋼種有關，通常可依最大有效截面或裝爐量大小而定，一般均勻化退火時間為10~15h。

由于均勻化退火需要在高溫下長時間加熱，因此奧氏體晶粒十分粗大，需要再進行一次完全退火或正火，以細化晶粒。均勻化退火生產周期長，消耗能量大，工件氧化、脫碳嚴重，成本很高，所以只是一些優質合金鋼及偏析較嚴重的合金鋼鑄件及鋼錠才使用這種工藝。