退火的一個最主要工藝參數是最高加熱溫度（退火溫度），大多數合金的退火加熱溫度的選擇是以該合金系的相圖為基礎的,如碳素鋼以鐵碳平衡圖為基礎。各種鋼(包括碳素鋼及合金鋼)的退火溫度，視具體退火目的的不同而在各該鋼種的Ac3以上、Ac1以上或以下的某一溫度。各種非鐵合金的退火溫度則在各該合金的固相線溫度以下、固溶度線溫度以上或以下的某一溫度。
退火爐重結晶退火應用于平衡加熱和冷卻時有固態相變(重結晶)發生的合金，其退火溫度為各該合金的相變溫度區間以上或以內的某一溫度，加熱和冷卻都是緩慢的。合金于加熱和冷卻過程中各發生一次相變重結晶，故稱為重結晶退火，常被簡稱為退火。
這種退火方法相當普遍地應用于鋼。鋼的重結晶退火工藝是:緩慢加熱到Ac3（亞共析鋼）或Ac1（共析鋼或過共析鋼）以上30～50℃，保持適當時間，然后緩慢冷卻下來。通過加熱過程中發生的珠光體（或者還有先共析的鐵素體或滲碳體）轉變為奧氏體（第一回相變重結晶）以及冷卻過程中發生的與此相反的第二回相變重結晶，形成晶粒較細、片層較厚、組織均勻的珠光體(或者還有先共析鐵素體或滲碳體)。退火溫度在Ac3以上（亞共析鋼）使鋼發生完全的重結晶者，稱為完全退火，退火溫度在Ac1與Ac3之間 (亞共析鋼)或Ac1與Acm之間（過共析鋼）,使退火爐鋼發生部分的重結晶者,稱為不完全退火。
前者主要用于亞共析鋼的鑄件、鍛軋件、焊件，以消除組織缺陷（如魏氏組織、帶狀組織等），使組織變細和變均勻，以提高鋼件的塑性和韌性。后者主要用于中碳和高碳鋼及低合金結構鋼的鍛軋件。此種鍛、軋件若鍛、軋后的冷卻速度較大時，形成的珠光體較細、硬度較高；若停鍛、停軋溫度過低，鋼件中還有大的內應力。此時可用不完全退火代替完全退火，使珠光體發生重結晶,晶粒變細，同時也降低硬度，消除內應力,改善被切削性。此外,退火溫度在Ac1與Acm之間的過共析鋼球化退火,也是不完全退火。
退火爐重結晶退火也用于非鐵合金，例如鈦合金于加熱和冷卻時發生同素異構轉變，低溫為 α相(密排六方結構)，高溫為 β相（體心立方結構），其中間是“α＋β”兩相區，即相變溫度區間。為了得到接近平衡的室溫穩定組織和細化晶粒，也進行重結晶退火，即緩慢加熱到高于相變溫度區間不多的溫度，保溫適當時間，使合金轉變為β相的細小晶粒；然后緩慢冷卻下來，使β相再轉變為α相或α＋β兩相的細小晶粒。