由于球狀石墨對基體的割裂作用小，所以通過熱處理可以改變球墨鑄鐵的基體組織，從而提高其力學性能。球墨鑄鐵的熱處理與鋼的相似，常用的熱處理工藝有以下幾種：

(1)退火  退火的目的是獲得塑性好的鐵素體基體，以改善切削性能和消除鑄造應力。球墨鑄鐵的退火工藝有高溫退火和低溫退火兩種。高溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中存在滲碳體的鑄件，其工藝為：將鑄件加熱至900~950℃，保溫2～5h，隨爐緩冷至600℃左右出爐空冷；低溫退火適用于原始鑄態(tài)組織中無滲碳體時，其工藝為：將鑄件加熱至720~760℃，保溫3~6h，隨爐緩冷至600℃左右出爐空冷。

(2)正火  正火的目的是增加基體中珠光體的數量，細化基體組織，提高強度和耐磨性。正火可分為高溫正火和低溫正火兩種。高溫正火是將鑄件加熱到880~920℃，保溫3h，然后出爐空冷，獲得珠光體型基體組織。低溫正火是將鑄件加熱到840~880℃，保溫1～4h，然后出爐空冷。正火后的基體組織為珠光體和少量鐵素體，其強度比高溫正火略低，但塑性和韌性較高。

由于球墨鑄鐵的導熱性差，正火后有較大的內應力，故正火后需再進行一次去應力退火，即加熱到550~600℃，保溫3～4h后出爐空冷。

(3)調質  調質的目的是獲得較高的綜合力學性能。用于受力復雜要求綜合力學性能高的重要零件，如球墨鑄鐵的連桿、曲軸等。

球墨鑄鐵調質的工藝為：將鑄件加熱至850~900℃，保溫一定時間，放人油中冷卻淬火獲得馬氏體，然后經550~600℃回火2～4h，最終組織為回火索氏體+球狀石墨。

(4)等溫淬火  球墨鑄鐵經等溫淬火后不僅強度高，而且塑性和韌性也良好。這種工藝適用于截面尺寸不大，綜合力學性能要求高，而且外形又較復雜、熱處理容易變形與開裂的零件，如齒輪、凸輪軸等。

球墨鑄鐵等溫淬火的工藝是：將鑄件加熱到860~900℃，適當保溫后，在300℃左右的等溫鹽浴中冷卻，并保溫30~90min。然后取出空冷。等溫轉變后的組織主要為下貝氏體+球狀石墨，如下圖：

圖1   球墨鑄鐵等溫淬火的組織