球墨鑄鐵的熱處理球狀石墨對基體的割裂作用小，所以球墨鑄鐵的力學效能主要取決於基體組織，因此，透過熱處理可顯著改善球墨鑄鐵的力學效能。①退火•去應力退火 球墨鑄鐵的鑄造內應力比灰鑄鐵約大兩倍。對於不再進行其它熱處理的球墨鑄鐵鑄件，都要進行去應力退火。•石墨化退火 石墨化退火的目的是為了使鑄態組織中的自由滲碳體和珠光體中的共析滲碳體分解，獲得高塑性的鐵素體基體的球墨鑄鐵，消除鑄造應力，改善其加工性。②正火正火的目的是為了得到以珠光體為主的基體組織，細化晶粒，提高球墨鑄鐵的強度、硬度和耐磨性。正火可分為高溫和低溫正火兩種。 高溫正火對厚壁鑄件，應採用風冷，甚至噴霧冷卻，以保證獲得珠光體球墨鑄鐵。 低溫正火是將鑄件加熱至840～860℃，保溫1～ 4h，出爐空爐，獲得珠光體+鐵素體基體的球墨鑄鐵。球墨鑄鐵的導熱性較差，正火後鑄件內應力較大，因此，正火後應進行一次消除應力退火。③等溫淬火當鑄件形狀複雜，又需要高的強度和較好的塑性、韌性時，需採用等溫淬火。等溫淬火是將鑄件加熱至860～920℃（奧氏體區），適當保溫（熱透），迅速放入250～350℃的鹽浴爐中進行0.5～1.5h的等溫處理，然後取出空冷，使過冷奧氏體轉變為下貝氏體。等溫淬火可防止變形和開裂，提高鑄件的綜合力學效能，適用於形狀複雜、易變形、截面尺寸不大、受力複雜、要求綜合力學效能好的球墨鑄鐵鑄件，如齒輪、曲軸、滾動軸承套圈、凸輪軸等。④調質處理調質處理是將鑄件加熱到860～920℃，保溫後油冷，然後在550～620℃高溫回火2～6h，獲得回火索氏體和球狀石墨組織的熱處理方法。調質處理可獲得高的強度和韌性，適用於受力複雜、截面尺寸較大、綜合力學效能要求高的鑄件，如柴油機曲軸、連桿等重要零件。