再結晶（recrystallization）

繼續把冷加工過的金屬加熱、越過回復階段，戲劇性的事就發生了：全新、無缺陷的晶體在飽受摧殘的組織裡萌芽、長大，直到把它整個吃掉。這就是再結晶。舊晶粒因冷加工而擠滿差排，被幾乎沒有差排的新鮮軟晶粒取代，金屬重生為柔軟而有延性，彷彿冷加工從未發生。

驅動力是儲存在那些糾纏差排裡的應變能；金屬藉由成核出乾淨的新晶粒、吞掉變形的舊晶粒來降低能量。因為它依賴那股儲存能量，再結晶必須先有冷加工才會發生，本來就軟的金屬沒有東西可再結晶。它在再結晶溫度以上發生得最快，那個溫度大約是絕對熔點的三分之一到二分之一（對許多金屬約為 0.4 times T_melt，以克耳文計）。愈多冷加工、愈細的起始晶粒、愈高的純度，都會降低那個溫度。這正是把加工硬化金屬重設、好讓它繼續成形的退火步驟。

再結晶是熱加工與冷加工的分界線。在它以下變形，差排會累積（金屬加工硬化）；在它以上變形，新晶粒形成的速度跟你破壞組織的速度一樣快（金屬保持柔軟，也就是熱加工）。由此帶出一根設計槓桿：退火前把金屬冷加工得愈多，成核點就愈多，再結晶後的晶粒就愈細，這是一種細化晶粒、進而透過霍爾-佩奇強化的方法。不過若退火過頭，新鮮晶粒會持續長粗（晶粒成長），把強度還回去。