扩散退火又称均匀化退火。在略低于固相线温度长期保温的处理方法。减轻或消除钢锭、铸件、钢坯化学成分及显微组织偏析使其均匀化。高合金钢应用更为普遍，钢的扩散退火温度高于Ac3，在1100~1200℃之间，退火时间长且依工件截面厚度而定。由于温度高、时间长、成本高。对于钢件而言，扩散退火对其宏观偏析和夹杂物分布的改善不起作用。钢锭开坯后锻轧加热时，适当延长保温时间，能收到扩散退火以消除应力的作用。大多数有色金属在扩散退火的加热过程中不发生固态相变。应用时须相应考虑奥氏体晶粒细化和钢的氧化和脱碳问题。

为了改善或消除在冶金过程中形成的成分不均匀性而实行的退火称为扩散退火。扩散退火的工艺过程是在适当的加热温度下长时间保温，然后再缓慢的冷却到室温。通过扩散退火可以使在高温下固溶于钢中的有害气体（主要是氢）脱溶析出，这时称为脱氢退火。扩散退火也可以将金属及其合金加热到接近或低于固相线的较高温度下长期保温，并用一定的速度冷却，可以改善或消除铸件中的枝晶偏析、轧材中的带状偏析。因此，这种退火也称为均匀化退火。

通过退火改善钢的成分及其均匀性，必要的条件是一定的加热温度及足够长的保温时间。显然，这些参量都直接关系到固溶体对溶质元素的溶解度、以及溶质原子在基体中的扩散速度和扩散过程进行的程度。

溶解于固溶体中的氢，是造成钢中出现白点缺陷的主要危险。存在于亚晶界、位错、晶粒边界及宏观区域中的分子氢，不易自钢中扩散逸出，也不会造成白点，这类分子状态的氢只能在以后的热轧、锻造等压力加工过程中消除。