模具鋼球化退火是使獲得鋼化體的工藝方法。所謂球化體呈球狀小顆粒的碳化物(或滲碳體)均勻地分布在鐵素體中的金相組織。

　　模具鋼球化退火的成功與否，與奧氏體化溫度有關。例如將模具鋼加熱到A1以上使其奧氏體化，然后將其冷至稍低于A1的溫度并保溫的退火工藝過程，從原則上講，奧氏體化的溫度愈高，愈不容易得到球化體，而只有奧氏體化溫度接近A1時，因奧氏體晶粒很小，濃度又不均勻，且有大量的未溶解的碳化物作為質點存在，在隨后稍低于A1保溫過程中，才容易得到球化體。

　　由于模具鋼球化體退火的奧氏體化溫度僅稍高臨界溫度，因此對加熱溫度是否準確，應密切注意。若實際溫度偏低，此時模具鋼很有可能沒有奧氏體化，球化就不會完全。若系具有網狀碳化物的過共析鋼，由于上述情況，網狀碳化物就不可能消除，因而達不到球化退火的目的。

　　在模具鋼退火過程中球化的速度，與模具鋼的原始組織有關。最易于球化的是碳化物細小而分布均勻的淬火組織或經過冷變形加工的組織。相比之下，原為粗珠光體組織的模具鋼則較難球化。

　　球化退火多用于過共析鋼。