О́тжиг, термическая обработка металлических полуфабрикатов и изделий; осуществляется путём нагрева всего объёма изделия до определённой температуры (например, для стали до температуры выше верхней критической точки), выдержки при этой температуре и последующего медленного охлаждения. Предназначен для устранения химических и физических неоднородностей, возникших при выплавке или последующих технологических операциях. При отжиге осуществляются процессы гомогенизации, снятия внутренних напряжений, рекристаллизации. Различают отжиг 1-го (без фазовой перекристаллизации) и 2-го (с фазовой перекристаллизацией) рода. 

Отжиг 1-го рода применяется для приведения металлов и сплавов в более равновесное структурное состояние без фазовых превращений (перекристаллизации), при этом понижается твёрдость, возрастают пластичность и ударная вязкость, снимаются внутренние напряжения. К отжигу 1-го рода относят:

• гомогенизирующий отжиг (диффузионный отжиг) – нагрев при высокой температуре (например, более 0,7 Тпл для стали) с длительной выдержкой (продолжительность отжига может достигать 200 часов в зависимости от массы слитка) в целях обеспечения интенсивного протекания диффузионных процессов, способствующих устранению химической и структурной неоднородностей, или полного снятия дендритной ликвации в слитках;

• рекристаллизационный отжиг – нагрев выше порога рекристаллизации (0,4 Тпл) с последующим медленным охлаждением для снятия наклёпа при пластичной деформации полуфабрикатов (лист, лента, сортовая заготовка);

• отжиг для снятия остаточных напряжений – нагрев до температуры полной или частичной релаксации зональных остаточных напряжений (для легированной стали обычно при 550–650 °C), возникших при литье, обработке давлением и других технологических процессах.

Отжиг 2-го рода осуществляется с фазовой перекристаллизацией (нагрев проводят выше температуры фазового перехода); такой отжиг в большинстве случаев – подготовительная операция, повышающая обрабатываемость резанием и давлением отливок, поковок, проката. К отжигу 2-го рода относят:

• полный отжиг – с нагревом на 30–50 °C выше верхней критической точки и временем выдержки, обеспечивающим полную перестройку исходного структурного состояния заготовки в высокотемпературную фазу, медленным охлаждением (осуществляемым чаще всего вместе с печью);

• неполный отжиг – нагрев до температуры в интервале между нижней и верхней точками перекристаллизации, при которой не происходит полной перекристаллизации (проводится с целью получения избыточного количества вещества, находящегося в требуемой низкотемпературной фазе: например, в заэвтектоидных сталях таким образом достгается образование дополнительного количества карбидов цементитного типа, имеющих сферическую форму, – такой отжиг часто называют сфероидизацией стали);

• изотермический отжиг – в стадии нагрева и выдержки при высокой температуре подобен полному отжигу, при охлаждении в целях сокращения времени термической обработки массивных изделий проводится ускоренное охлаждение в область низкотемпературной фазы и выдержка при заданной температуре до завершения превращения с последующим охлаждением на воздухе (для стали температура изотермической выдержки находится в пределах 600–650 °C).

Проведение отжига повышает комплекс механических, технологических и эксплуатационных свойств готовой металлической продукции.