等温退火是应用于钢和某些非铁合金如钛合金的一种控制冷却的退火方法。钢的等温退火的目的,与重结晶退火基本相同,但工艺操作和所需设备都比较复杂,所以通常主要是应用于过冷奥氏体在珠光体型相变温度区间转变相当缓慢的合金钢。等温退火也可在钢的热加工的不同阶段来用。例如,若让空冷淬硬性合金钢由高温空冷到室温时,当心部转变为马氏体之时,在已发生了马氏体相变的外层就会出现裂纹;若将该类钢的热钢锭或钢坯在冷却过程中放入700℃左右的等温炉内,保持等温直到珠光体相变完成后,再出炉空冷,则可免生裂纹。含β 相稳定化元素较高的钛合金,其β 相相当稳定,容易被过冷,为了缩短重结晶退火的生产周期并获得更细、更均匀的组织,亦可采用等温退火。