有机化合物水溶液是近年来应用逐渐增多的淬火冷却介质，它们能减少变形与开裂倾向，并可通过适当调整有机化合物的质量分数和温度，配制成符合各种工艺要求的有不同冷却速度的水溶液。这些水溶液一般都具有无毒、无臭、无烟、不燃及使用安全等特点，是很有前途的一类淬火介质。
在这类淬火介质中，较常用是的聚乙烯醇水溶液。聚乙烯醇为一种白色或微带黄色的无毒有机化合物，是生产维尼纶的原料之一。用作淬火介质时，其常用的水溶液质嫩分数为0.1％~0.5%,使用温度为20~45℃,冷却能力介于油、水之间，并可通过改变有机化合物的质最分数进行调节。使用该介质时应适当搅拌或循环，以改善冷却效果。
退火是指将锻件加热到适当温度，保持一定时间，然后级慢冷却的热处理工艺。退火的实质是将钢加热奥氏体化后进行珠光体转变。退火后的组织，对亚共析钢通常是铁素体+片状珠光体；而对共析钢或过共析钢则是粒状珠光体。总之，退火组织是接近平衡状态的组织。
退火的目的主要有以下几点：降低钢的硬度，提高塑性，以利于切削加工及冷变形加工。细化品粒，消除因铸造、锻造和焊接后引起的组织缺陷，均匀钢的组织及成分，改善钢的性能或为以后的热处理作准备。消除钢中的内应力，以防止变形和开裂。
常用的退火方法有完全退火、球化退火、去应力退火、再结晶退火和均匀化退火等几种。
完全退火又称重结晶退火，它是将锻件加热完全奥氏体化后缓慢冷却，获得接近平衡状态组织的热处理工艺。完全退火主要用于亚共析钢，一般是中碳钢及低、中碳合金结构钢的锻件、铸件及热轧型材，有时也用于它们的焊接构件。完全退火不适用于过共析钢，因为过共析钢完全退火需加热到以上，在缓慢冷却时，渗碳体会沿奥氏体晶界析出，呈网状分布，导致材料脆性增大，给最终热处理留下隐患。
球化返火为使锻件中碳化物球状化而进行的退火工艺。即将钢材加热到AC1以上20~30℃，保温一段时间，然后缓慢冷却，得到在铁素体的基体上均匀分布着球状或颗粒状碳化物的组织。球化退火主要适用于共析钢和过共析钢，如碳素工具钢、合金工具钢、轴承钢等。这些钢经轧制、锻造后空冷所得组织是片层状珠光体与网状渗碳体，这样的组织硬而脆，不仅难以切削加工，而且以后淬火过程中也容易变形和开裂。而球化退火得到的是球状珠光体组织，其中的渗碳体呈球形颗粒，弥散分布在铁素体基体上。和片状珠光体相比，不但硬度低，便于切削加工，而且在淬火加热时，奥氏体晶粒不易粗大，冷却时锻件变形和开裂倾向小。另外，对于一些需要改善冷塑性变形（如冲压、冷镦等）的亚共析钢有时也可采用球化退火。
由于球化退火只是加热到略高于AC1的温度，其奥氏体化是“不完全”的，只是片状珠光体转变成奥氏体，及少量过剩碳化物溶解。因此，它不可能消除网状碳化物。如过共析钢有网状碳化物存在，则必须在球化退火前先进行正火，将其消除，这样才能保证球化退火正常进行。
去应力退火为去除锻件塑性变形加工、切削加工或焊接造成的内应力及铸件内存在的残留应力而进行的退火。
锻件中存在的内应力十分有害，如不及时消除，将使锻件在加工及使用过程中发生变形，影响锻件精度。此外，内应力与外加载荷叠加在一起还会引起材料发生意外的断裂。因此，锻造、铸造、焊接以及切削加工后的锻件应采用去应力退火，以消除加工过程中产生的内应力。去应力退火的加热温度低于相变温度小，因此在整个处理过程中不发生组织转变。内应力主要是通过锻件在保温和缓冷过程中消除的。为了使锻件内应力消除得更加彻底，在加热时应控制加热速度，一般是低温进炉，然后以100℃/h左右的加热速度加热到规定温度焊件的加热温度略高于600℃，保温时间视情况而定，通常为2~8h。铸件去应力退火的保温时间宜取上限，冷却速度控制在20~50℃/h，冷至300℃以下才能出炉。
再结晶退火又称为中间退火。它是指将冷塑性变形加工的锻件加热到再结晶温度以上，保持适当时间，通过再结晶使冷塑性变形过程中产生的晶体学缺陷基本消失，重新形成均匀的等轴晶粒，以消除形变强化效应和残留应力的退火工艺。再结晶退火就是利用材料冷塑性变形后，加热时的再结晶现象，使被拉长、压扁或破碎的晶粒变为均匀的等轴晶粒，来达到消除加工硬化，恢复塑变能力，以利于进一步变形加工的目的。
均匀化退火又称为扩散退火。以减少锻件化学成分和组织的不均匀性程度为主要目的，将其加热到高温并长时间保持，然后缓慢冷却的退火工艺。均匀化退火的加热温度，一般选在钢的熔点以下100~2OO℃,通常为1050~1150℃,保温时间一般为10~15h,以保证扩散充分进行，达到消除或减少化学成分或组织不均匀的目的。由于均匀化退火的加热温度高、时间长，晶粒必然粗大。为此，必须再进行一次完全退火或正火，使组织重新细化。
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