在鐵碳合金中，當其含碳量在1.5%左右，含硅量在0.75%~1.25%的范圍內時，經過退火以后，組織中有少量石墨存在，稱為石墨化鋼（也叫做半鋼）。石墨化鋼的退火是為了獲得足夠的石墨片，為其后的熱處理做好準備。工廠中常采用下列退火方法。

（１）低溫石墨化退火

低溫石墨化退火是將石墨化鋼加熱到Ac1以下30℃左右，并保溫一段較長的時間，以形成石墨。

（２）高溫石墨化退火

高溫石墨化退火是將石墨化鋼加熱到950℃的溫度后以20~30℃/h冷卻至300℃，出爐空冷。

（３）等溫石墨化退火

等溫石墨化退火是將石墨化鋼加熱到950℃左右溫度以后，降至A1以下20~30℃的溫度保溫一段較長時間，以任意的冷卻速度冷卻到室溫。

（４）快速石墨化退火

快速石墨化退火是將石墨化鋼加熱到950℃左右，淬入油中冷至150~200℃取出空冷，作為預備熱處理，再進行石墨化退火。

出此可見，石墨化鋼的退火方法與可鍛鑄鐵的退火力法基本上是一致的，只是退火時間較短而已。石墨化退火以后，石墨化鋼的組織為珠光體及少量的石墨夾雜（不超過2%），如果采用淬火作為預備熱處理時，退火后所得的石墨最為細微。

石墨化鋼經過退火后，還要進行最后熱處理，以獲得所需要的基體組織，從而達到技術要求。如果要求工件具有較高的硬度和高的耐磨性，應采用淬火后再進行150~180℃的低溫回火。如果要求工件具有較好的綜合力學性能，對石墨化鋼亦可采用調質處理；至于調質時的回火溫度，根據所需要的硬度來決定，一般采用400~600℃，硬度高的取下限，硬度低的取上限。石墨化鋼的淬火溫度通常采用800~860℃之間。如果用油炸淬火劑可采用上限，用水作淬火劑應采用下限為宜。

由于石墨的存在，所以石墨化鋼具有較小的摩擦系數，加之熱處理后可以達到較高的硬度，因而具有較好的耐磨性能，所以石墨化鋼多用于制造沖壓模具，也用作減摩材料，有時候也制作軋輥。