這種退火主要用于經過冷加工的鋼，如冷拉、冷沖壓及冷軋等的低碳鋼件。將鋼件加熱到600-700℃,經保溫一定時間后隨爐冷卻。由于加熱溫度在相變溫度以下，所以鋼件在加熱后并不轉變為奧氏體，也不易發生晶粒長大現象。再結晶退火常用來消除焊接件內應力，以及消除因塑性變形以后發生的冷作硬化現象。
鋼材在焊接或冷加工塑性變形后，鋼材的晶體組織也將發生變化。由于應力超過鋼材屈服極限，使晶格發生滑移，在滑移面附近，原子受到擾動而使原子有規則的排列受到破壞，造成晶格歪扭，形成滑移而凹凸不平，若滑移量大時，則在滑移面上產生許多碎塊(碎晶)，此時，若要使滑移面繼續滑移，就困難得多，從而需要提高鋼材抵抗破壞和變形的能力，這就是冷作硬化的基本原因。
這種晶格歪扭，晶粒破碎的狀態是不穩定的。在室溫下由于原子擴散能力不足，尚不致發生明顯的變化，但若加熱到一定溫度，原子的擴散能力提高，晶格就消除了歪扭，破碎的晶粒變成整齊的晶粒。這個變化過程也是一個重排及成長過程，稱為再結晶。但應注意，在這個過程中，并未發生同素異構轉變。經過再結晶以后，鋼材的強度、硬度下降而塑性升高，恢復到塑性變形以前的性能，即消除了冷硬現象及內應力。
