Неполный отжиг проводится в интервале температур между критическими точками Ас₁ и Ас₃, если сталь доэвтектоидная, и в интервале между точками Ас₁ и Ас_m, если сталь заэвтектоидная.

Здесь точка Ас₁ соответствует температуре образования аустенита из эвтектоидной смеси, а точка Ас_m – температуре полного растворения цементита в аустените при нагреве.

Неполный отжиг применяется главным образом при обработке заэвтектоидных инструментальных сталей и только при отсутствии в них сетки избыточного цемента.

Если в исходной структуре заэвтектоидной стали имеется сетка цементита, то сталь становится хрупкой. В таком случае для уничтожения этой сетки производят нагрев стали до температуры немного выше Ас_m с последующим охлаждением на воздухе.

При таком нагреве (выше Ас_m) цементит полностью растворяется в аустените, а во время сравнительно быстрого охлаждения не успевает вновь образовать сетку.

Операция нагрева стали выше ее критических точек с последующим охлаждением на воздухе называется нормализацией.

При нагреве стали значительно выше линии GSE (см. диаграмму состояния сплавов железа и углерода) наблюдается сильный рост зерен вследствие перегрева. Структуру перегретой стали можно исправить нормализацией при температуре лишь несколько выше линии GSE.