根据模具钢材的成分及退火目的不同，退火工艺可分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火、去应力退火和再结晶退火等。
1.完全退火和等温退火
完全退火又称为重结晶退火。一般简称为退火。这种退火主要用于亚共析成分的各种碳钢和合金钢的铸、锻件及热轧型材，有时也用于焊接结构。其目的主要是细化晶粒、消除应力、均匀组织、改善性能。退火一般常作为一些不重要工件的最终热处理，或作为某些重要零件的预先热处理。
完全退火操作是将亚共析钢工件加热至Ac₃以上30~50℃，保温一定时间后，随炉缓慢冷却(或埋在砂中、石灰中冷却)至500℃以下取出，在空气中冷却。
完全退火所需的时间很长，特别是较稳定的合金钢，完全退火时可能需要几十小时。如果以下珠光体状态下某温度停留，使之进行等温转变，就称为等温退火(isostatic annealing)。这样不仅可以缩短退火周期，还可获得更加均匀的组织和性能。
2.球化退火
球化退火(spheroidal annealing)主要用于过共析模具钢材，其主要目的在于降低硬度、改善切削加工性，并为随后淬火作好组织准备。
一般球化退火的操作是，将过共析钢加热到Ac₁。以上20~40℃，经过一段时间保温后，随炉缓慢冷至500℃以下出炉空冷，便可得到球状珠光体组织。
需注意的是，过共析钢不能采用完全退火进行处理，因为加热温度超过Accm后，模具钢材的组织为单一的奥氏体，如果随后再缓慢地冷却，则最后得到的组织将是层片状珠光体+网状渗成体，出现网状渗碳体将使钢的韧度大为降低。如果球化退火前钢中存在严重的网状渗碳体，则应先进行正火将其消除，以保证球化退火的质量。